马来酸酐接枝EPDM、POE改性尼龙的性能研究 - 副本

王庭慰

(南京化工大学高分子系,江苏南京210009)

摘　要:研究了用马来酸酐接枝EPDM和POE等聚烯烃增韧尼龙的方法,通过改变聚烯烃与尼龙的用量找出较佳的配比范围及实验方案。从两相界面、橡胶含量、交联度和接枝率等方面讨论了增韧效果的变化原因。

关　键　词:增韧尼龙;马来酸酐;接枝改性

中图分类号:TQ32316　　文献标识码:B　　文章编号:1001Ο9278(2001)09Ο0029Ο03

　　超韧尼龙,即高抗冲尼龙,具有一般尼龙6或尼龙66的力学强度和耐热性,耐化学药品性,最突出的优点是抗冲击韧性大大地提高,为纯尼龙的几倍乃至几十倍。低温性能也很突出,甚至在-40℃时其缺口冲击强度也可达到纯尼龙的4-6倍。高韧性尼龙因保持尼龙树脂固有的特性,抗冲击强度显著提高,应用范围不断扩大。1976年DuPont公司的超韧尼龙Zytel ST的开发成功,把橡胶组分分散在尼龙中,实现了预期的高抗冲性[1,2]。

本文研究的是聚酰胺/聚烯烃合金,聚酰胺与聚烯烃共混,主要是为了提高聚酰胺在常态和低温下的冲击强度,增加韧性。然而,聚酰胺带有极性较强的酰胺基团,与非极性的聚烯烃类弹性体共混时,两相之间的相容性较差,相分离现象严重,导致合金冲击强度下降,所以需改进尼龙与聚烯烃增韧剂之间的相容性。目前常用的方法是将尼龙与马来酸酐接枝改性的弹性体熔融共混挤出[1,2]。

1　实验

111　原材料

尼龙6,B100,南京立汉化学有限公司;

三元乙丙橡胶(EPDM),512,DSM公司;

聚丙烯,045-2,金陵石化塑料厂;

POE弹性体,辛烯含量915%,熔体流动速率分别为214g/10min和313g/10min;

马来酸酐,化学纯,上海试剂三厂;

过氧化二异丙苯(DCP),工业品,上海高桥化工厂;

交联剂D,自制。

112　实验仪器及设备

双螺杆挤出机,SHJ-30,上海化工机械四厂;

收稿日期:2001Ο06Ο28

注塑机,XS-XY-125,浙江塑料机械厂;

冲击实验机,XG J-500,承德材料实验机厂;

材料万能实验机,DL Y-6,长春材料实验机厂;

熔体流动速率仪,XNR-400A,长春第二实验机厂。

113　试样制备

11311　EPDM和PP共混物作为弹性体增韧尼龙将EPDM、PP、白油按一定比例在双螺杆中于180℃进行第一次共混挤出,造粒,再将一定比例的共混物、马来酸酐、交联剂混合均匀,在180℃共混挤出。加入DCP与上步所得物料混合均匀进行挤出共混,得到弹性体物料。将弹性体按不同比例与尼龙6混合进行共混挤出,得到不同比例的增韧尼龙,最后注塑成标准试条,按国标G B/T1040—90,G B/T1043—93、G B/T1041—92进行拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等性能的测试,共混物接枝率为116%。

11312　POE作为弹性体增韧尼龙

将POE、交联剂、马来酸酐按一定比例混合均匀,进行共混挤出,得到的粒子再与DCP进行共混挤出。得到的接枝POE按一定比例与尼龙进行共混挤出,最后将增韧尼龙注塑成试条进行力学性能测试,POE的接枝率为015%。

2　结果与讨论

211　EPDM和PP共混弹性体对增韧尼龙的影响将塑料与少量橡胶或其他弹性体共混可改善塑料的韧性,提高塑料的断裂形变和断裂能,而弹性体的加入量与其增韧效果是密切相关的。

21111　对抗冲击强度的影响

将EPDM-PP共混弹性体按不同比例加入尼龙中进行共混改性,加入量与增韧尼龙的冲击强度之间的关系如图1。

第15卷　第9期中　国　塑　料Vol.15,No.9 2001年9月CHINA PLASTICS Sep.,2001

图1　弹性体加入量和改性尼龙冲击强度之间关系

从图中可以看出,由于共混物引入了极性的羧基基团,使其与尼龙的相界面有良好的相容性[1],当弹性体和尼龙比例在20∶80时,增韧尼龙的抗冲击强度达到最大,增韧效果最好。表明这样的共混弹性体与尼龙的配伍具有一定的最佳比例。在低含量时,随着接枝弹性体用量的增加,合金的冲击强度明显提高,而达到一定量(约20%)时,合金强度又呈下降趋势。这一结果表明弹性体与基体间出现脆-韧转变,原因可能是由于弹性体的加入增加了两相间的相互作用,加大了界面的厚度,从而有利于外力在相间的传递,吸收大量冲击能,使冲击强度得到提高。但当加入量达到一定比例后,体系的刚性削弱,造成冲击强度下降[3]。21112　对弯曲强度的影响

改性尼龙与EPDM 2PP 弹性体加入量的关系如图2。图中曲线清楚地表明随着弹性体加入量的提高,尼龙合金的弯曲强度呈下降趋势。显然,这是由于橡胶粒子数量的增多,使体系的刚性造成本质上的下降。因此,采用橡胶体系增韧尼龙时,一定要考虑有一定的加入量。本实验中弹性体与尼龙的配比以20∶80为宜

。

图2　EPDM 弹性体加入量和改性尼龙弯曲强度之间关系

212　采用POE 作为抗冲改性剂

POE 作为一种性能优良的热塑性弹性体,目前在

共混体系中得到广泛的应用。但由于其呈现非极性的

特征,对于PA6/PO 的机械共混,它们之间的极性差异较大,二者之间的相容性差。因此,作为分散相的PO 颗粒在尼龙基体中呈现较宽的分布,粒径大,当受到冲

击作用时,在两相界面上的应力集中会引发基体树脂的塑性形变和银纹,最终导致断裂。为了增加其与尼

龙的相容性,必须要对其进行化学改性,在POE 上进行化学接枝处理,引入极性基团。在此,引入极性羧基基团。在接枝以后,由于POE 分子链上的酸酐与PA6在熔融过程中发生了化学反应,生成POE 2g 2PA 共聚物,有利于POE 的相畴细化,提高合金中两相界面的相容性,增加界面结合力,并有效传递冲击应力,使POE 能起到改性剂的作用[4]

。

熔体流动速率(g/10min )分别为:1—31308　2—21400

图3　POE 弹性体加入量和改性尼龙冲击强度之间关系

图中数据表明,和EPDM 共混体系趋势一致,采用改性POE 作为增韧剂同样可起到增韧尼龙的效果,并且也具有一个较佳的配比。据报道[5],在熔融加工中,马来酸酐与端氨基发生反应,生成弹性体接枝尼龙接枝物,从而提高其韧性。但值得注意的是,改性POE 在尼龙中的增韧效果并没有EPDM 的好,究其原因,可能是由于其双键含量较低,导致其接枝效率较EPDM 差。较低的接枝率使其与尼龙的相容性不能得到很好的改善,相界面相容性改善不多所致。

3　结论

EPDM 和POE 作为尼龙增韧改性剂,只要有效地

改善其与尼龙的相界面相容性,增韧效果是较为理想的。采用MAH 对其进行接枝改性是改善其界面极性、增加与尼龙相容性的一种简单有效方法。

参考文献:

[1]　福本修(日)1聚酰胺树脂手册[M ]1北京:中国化学工业

出版社,1994.4.

[2]　张武最编1化工产品手册———合成树脂,塑料,合成纤维

[M ]1北京:中国化学工业出版社,1985.9.[3]　BOR GGREV R J ,et al.Polymer ,19,(36):63.[4]　冯　威,等1北京化工大学学报,1999,(26):1.

　・30　・马来酸酐接枝EPDM 、POE 改性尼龙的性能研究　

[5]　吴培熙1聚合物共混改性[M ]1北京:中国轻工业出版社,

1996.173.

Properties of MAH -g -EPDM and POE Modif ied Nylon

WAN G Ting 2wei

(Polymer Department of Nanjing University of Chemical Technology ,Nanjing 210009,China )

Abstract :Methods of maleic anhydride grafted EPDM (MAH -g -EPDM )and polyolefin elastomer (POE )toughened nylon were studied.Optimum composition of polyolefin and nylon was found.Reasons for different toughening effects were discussed according to interfaces of the two phases ,rubber contents ,crosslinking degrees and graft ratios.K ey w ords :toughened nylon ;maleic anhydride ;graft

modification

　2001年9月中　国　塑　料

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