pa6pp共混體系相態(tài)結(jié)構(gòu)及性能研究

pa6pp共混體系相態(tài)結(jié)構(gòu)及性能研究

尼龍6（pa6）是一種大型三維混凝土。這是一種強極性結(jié)晶性聚合物。它具有良好的耐學(xué)性、抗旱性、自潤滑性、耐腐蝕性和良好的加工性能，但強極性的特點是吸收率高，尺寸穩(wěn)定和電性能低。聚丙烯(PP)是一種應(yīng)用廣泛的大品種通用塑料,具有良好的拉伸等力學(xué)性能、突出的耐應(yīng)力開裂性和耐磨性,但存在成型收縮率大、低溫易脆裂、熱變形溫度不高等缺點。將PA6和PP共混制成PA6/PP共混物能克服PA6及PP固有的缺點,性能上取長補短。目前有關(guān)PA6/PP共混物的研究非常活躍,但是PA6和PP的極性相差很大,直接共混力學(xué)性能極差,幾乎沒有實用價值。目前解決二者相容性的方法是加入帶反應(yīng)性官能團(tuán)的增容劑,使增容劑在與PA、PP共混過程中就地生成具有增容作用的共聚物,實現(xiàn)PA6與PP的相容性共混。近年來PA6/PP共混物的研究主要集中在增容劑研究上。目前研究的增容劑主要有三類:一類為橡膠與極性單體的接枝共聚物;一類為PP或其它樹脂與極性單體的接枝共聚物;另一類為(苯乙烯/馬來酸酐)無規(guī)共聚物。筆者采用馬來酸酐接枝(氫化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)共聚物(SEBS-g-MAH)作為增容劑,系統(tǒng)研究了不同增容劑用量及不同PA6與PP配比對PA6/PP/SEBS-g-MAH共混體系相容性、力學(xué)性能、相形態(tài)的影響及其變化規(guī)律。1實驗部分1.1pa6:發(fā)酵龍PP:H-T-022,中國石油前郭石化公司;PA6:黑龍江尼龍廠;SEBS-g-MAH:FG1901X,美國KratonPolymers公司。1.2tem、sem型轉(zhuǎn)矩流變儀:HAAKE-RC90型,德國哈克公司;平板硫化機:HD-15型,上海橡膠機械廠;透射電子顯微鏡(TEM):JEM-2000EX型,日本日立公司;掃描電子顯微鏡(SEM):JSM-5600型,日本電子公司;沖擊試驗機:AJU-22型,承德試驗機總廠。1.3bs-g-mah片材的制備將原料在真空干燥器中于60℃烘干24h,備用。將PA6、PP、SEBS-g-MAH分別按不同質(zhì)量比在轉(zhuǎn)矩流變儀中于溫度240℃、轉(zhuǎn)速40r/min下混合,然后在平板硫化機上用125mm×60mm×3mm模板壓制成片材,分別裁切成標(biāo)準(zhǔn)試樣。按同法制得PA6/PP試樣。1.4性能試驗(1)扭矩隨時間的變化分別將不同配比的PA6、PP和SEBS-g-MAH加入到轉(zhuǎn)矩流變儀中在溫度240℃、轉(zhuǎn)速40r/min下混合,考察共混物的扭矩隨時間的變化。(2)染色、干燥將樣品用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的磷鎢酸水溶液浸泡12h染色,用去離子水漂洗后在空氣中干燥。然后在-100℃下用超薄切片機制備厚度約50nm的試樣,用TEM觀察并拍照。(3)共混物沖擊試驗分別將PA6/PP(80/20)共混物和PA6/PP/SEBS-g-MAH(80/20/20)共混物沖擊試樣室溫下脆斷,經(jīng)真空鍍金處理后,用SEM觀察并拍照。(4)肌力測試缺口沖擊強度按ASTMD256-92測試,每次取5個試樣,在23℃測試,取平均值。2結(jié)果與討論2.1增容劑用量對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響圖1給出了PA6/PP(80/20)共混物及其加入不同份數(shù)SEBS-g-MAH的共混物的扭矩隨時間的變化曲線。由圖1可以看出,加入增容劑后共混物的扭矩明顯提高,而且隨著增容劑用量的增加,其扭矩值也逐漸上升。體系粘度的上升說明形成了接枝共聚物,也說明SEBS-g-MAH中的酸酐基團(tuán)能與PA6末端的氨基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成PA6-SEBS接枝共聚物。許多研究者都證實了這一反應(yīng)的發(fā)生。2.2pa6/pp共混劑的形貌圖2為含有20份SEBS-g-MAH的不同PA6與PP配比的PA6/PP/SEBE-g-MAH共混物的TEM照片。由圖2可以看出,隨著PA6含量的增加,PA6/PP/SEBS-g-MAH共混物的相形態(tài)從PP為連續(xù)相轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€共連續(xù)相,繼而發(fā)生相轉(zhuǎn)變?yōu)镻A6呈連續(xù)相。當(dāng)PA6為連續(xù)相時,PP粒子分散得較為均勻且粒子尺寸較小。圖3是PA6/PP(80/20)共混物及分別加入10份、20份SEBS-g-MAH的PA6/PP/SEBS-g-MAH共混物的TEM照片。圖3中黑色部分為被磷鎢酸染色的PA6相,白色部分為未被染色的PP相和SEBS相。由圖3可以看出,未加入增容劑的PA6/PP共混物中兩相界面清晰,粒子尺寸很大。這說明PA6與PP的相容性很差。隨著增容劑用量的增加,PP粒子尺寸逐漸減小,且分散變得更均勻,兩相界面變得模糊。這說明SEBS-g-MAH中的酸酐基團(tuán)與PA6末端的氨基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)而形成了接枝共聚物,從而降低了兩相間的界面張力,促進(jìn)了分散相在連續(xù)相中的分散,使分散相粒子尺寸變小,改善了PA6與PP的相容性。2.3增容劑用量對產(chǎn)品的影響圖4示出PA6/PP/SEBS-g-MAH共混物的缺口沖擊強度與增容劑用量的關(guān)系。由圖4可以看出,在PA6與PP配比為80∶20的情況下,增容劑的加入使共混物的缺口沖擊強度大為提高,并且隨著增容劑用量的增加,其缺口沖擊強度呈上升趨勢,共混體系具有較好的韌性。這是因為隨著增容劑用量的增加,分散在PA6相中的SEBS體積分?jǐn)?shù)也相應(yīng)地增加,這對體系韌性的提高影響很大。另一方面,增容劑用量的增加還會促進(jìn)生成更多的PA6-SEBS接枝共聚物,促進(jìn)了PA6相的分散,而接枝共聚物的生成又會加強兩相的界面結(jié)合力,提高體系的相容性,進(jìn)而提高了共混物的缺口沖擊強度。2.4沖擊韌性斷裂體圖5為PA6/PP共混物及PA6/PP/SEBS-g-MAH共混物沖擊斷面的SEM照片。由圖5a可以看出,PA6/PP共混物試樣的沖擊斷面平滑,幾乎沒有形變的發(fā)生,屬于典型的脆性斷裂。由圖5b可以看出,PA6/PP/SEBS-g-MAH共混物試樣的沖擊斷面有明顯的屈服、基體被拉長現(xiàn)象,屬于典型的韌性斷裂。值得注意的是,當(dāng)該共混物以韌性斷裂時,可觀察到PA6與PP基體之間產(chǎn)生了許多空洞,正是由于這些空洞的產(chǎn)生使得在共混物的斷裂過程中通過自身的界面剝離釋放了裂紋尖端的靜張應(yīng)力,為基體的剪切屈服創(chuàng)造了條件,從而提高了該共混物的沖擊性能。3pa6/pp/sebs-g-mah的添加量(1)通過對PA6/PP/SEBS-g-MAH共混物的流變性能測試表明,SEBS-g-MAH中的酸酐基團(tuán)與PA6末端的氨基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),降低了兩相間的界面張力,起到很好的界面增容作用。(2)在PA6/PP(80/20)體系中加入20份SEBS-g-MAH時,PA6為連續(xù)相,PP為分散相,此時