聚烯烃接枝系列产品对尼龙6的增韧研究

1、聚烯烃接枝系列产品对尼龙6的增韧研究 作者简介：仪海霞，女，1981年生，硕士，从事聚烯烃接枝改性研究及其系列产品开发。yihaixia0530仪海霞，李继刚，徐勤福，李春松，张跃华（中国兵器工业集团第五三研究所，山东 济南 250033）摘要：主要考察聚烯烃接枝系列产品对尼龙6的增韧研究。以各种基础聚合物与顺丁烯二酸酐为主要原材料，经反应挤出制备系列增韧剂，考察了系列增韧剂用量对尼龙弯曲强度和缺口冲击强度的影响。研究结果表明：随增韧剂用量的增加，弯曲强度降低，缺口冲击强度增加；在10%20%添加范围内，增韧剂b的效果最好。关键词：尼龙；增韧剂；弯曲；缺口冲击DOI：中图分类号：TQ323.6

2、 文献标识码：A 文章编号：1005-5770（2014）02Study on grafting polyolefin toughened to nylon 6Yi Haixia, Li Jigang, Xu qinfu， Li Chunsong, Zhang Yaohua(CNGC Institute 53, Jinan 250033, China)Abstract: It was studied carefully in this paper grafting polyolefin toughening to PA6. Series toughing-reinforced agent wa

3、s manufactured by grafting reaction of base polymers and MAH. It was considered how the content of toughing-reinforced agent was affected on the bending strength and notch impacting strength of PA6. The result shows that with the increase of toughening agent, bending strength decrease, increase the

4、notched impact strength, and that the effect of toughing-reinforced agent b was best in the additive amount from 10% to 20%.Keywords: Polyamide(PA or Nylon) ,Toughing-reinforced agent, bending strength, notch impacting strength.尼龙是开发最早的工程塑料之一。尼龙具有耐磨、耐油、自润滑、绝缘、力学性能优良、易成型加工、抗震消音、耐酸碱等优异的综合性能1。但是尼龙6在干态和

5、低温下冲击性能差2，制约了其应用。尼龙的增韧研究一直是近几年来尼龙改性的研究热点和重点3-6。尼龙增韧剂有接枝聚合物、聚氨酯、热塑性弹性体等。本研究采用基础聚合物及其混合物、顺丁烯二酸酐、引发剂通过熔融反应挤出，接枝制备了3种增韧剂【7-8】，并对尼龙6的增韧效果进行了分析比较。1 实验部分1.1 主要原材料聚乙烯：7042，中国石化齐鲁石化公司；聚乙烯：5502，上海赛科石化公司；聚乙烯：6070，中石油独山子石化公司；聚丙烯：EPS30R，中国石化齐鲁石化公司；POE：8150，美国Exxon化学公司；乙丙橡胶：3745P，Dow化学公司；尼龙6切片：YH800，岳阳巴陵石化化工化纤公司；

6、顺丁烯二酸酐：工业级，临淄齐峰化工厂；催化剂：过氧化苯甲酰，江苏永华精细化学品有限公司。1.2 主要设备、仪器45双螺杆挤出机：兰州兰泰塑机公司；高温注塑机： BA950/500, 德国 Batterfield；万能试验机：CMT6104，深圳新三思试验机公司；简支梁冲击试验机：JB6，承德市材料试验机厂；熔体流动速率测定仪：SRZ-400C，长春测试仪器厂。1.3 实验步骤 （1）基体树脂在引发剂的作用下与顺丁烯二酸酐经双螺杆挤出机熔融接枝制备增韧剂。三种增韧剂的基体树脂、顺丁烯二酸酐、催化剂配比（10000:100:5）一致，只是三种增韧剂的基体树脂不一样。各种增韧剂的基体树脂见表1。表1

7、 各种增韧剂的基体树脂Tab1 the base resin of toughening agent增韧剂类别增韧剂a增韧剂b增韧剂c基础聚合物PE/POEPP/POEPOE /EPDM （2）三种增韧剂分别与PA6按设定的配比（5%、10%、20%、30%,质量百分比）通过双螺杆挤出机熔融共混，造粒，制得增韧剂添加量不同的增韧尼龙6。（3）增韧尼龙6，100 ,干燥4 h。采用高温注塑机注射弯曲及缺口冲击标准试样。1.4 性能测试弯曲强度按GB/T 93412008测试；弯曲跨距公称长度的100 mm。缺口冲击强度按GB/T 10432008测试,3型试样，C型缺口。2 结果与讨论2.1 M

8、olau实验4 将三种增韧剂改性的尼龙6置于甲酸中溶解4 h，均得到乳白色胶体状溶液，说明这三种增韧剂都与尼龙6有一定的相容性。按照Molau观点，即使很少量的接枝共聚物也起了很好的分散作用保护胶体。这主要是因为尼龙结构上具有强极性的酰胺基，末端含有氨基和羧基，而聚烯烃与顺丁烯二酸酐接枝制备的增韧剂含有酸酐基团，两者之间可以形成化学键或者氢键，制得聚合物合金。2.2 对尼龙6的增韧效果图1增韧剂添加量对尼龙弯曲强度的影响Fig1 Toughening agent adding amount on the nylon bending strength图2增韧剂添加量对尼龙6缺口冲击强度的影响Fi

9、g2 Toughening agent adding amount on the nylon notch impacting strength 由图1和图2可以看出，在添加量的考察范围内，弯曲强度随增韧剂用量的增加降低，冲击强度随增韧剂用量的增加而增大。添加量低于5%时，三种增韧剂的弯曲强度基本相同。当添加量在10%30%时，三种增韧剂改性的尼龙6弯曲强度为：abc。增韧剂用量较小时，缺口冲击强度增大的幅度较小；增韧剂用量10%20%范围时，增韧剂a、增韧剂b增韧的尼龙6的缺口冲击强度大幅度提高。增韧剂用量相同时，增韧剂b的增韧效果最好。这主要是因为PP和PE分子结构及其结晶形态不同造成的。P

10、P分子结构中含有叔碳，叔碳氢易被夺取成为活性点，故PP易被接枝。而PE分子结构对称，不易被引发。再者，PP是球晶结构，球晶利于增韧，而 PE是折叠链片晶结构。本来增韧剂c的基体是POE/EPDM弹性体，应该增韧效果好些。但是乙丙橡胶分子链长，摩尔质量较大，接枝过程中还有交联多，接枝率低，再者增韧剂c颗粒发黏，不易分散，所以增韧剂c与尼龙6的界面结合不好，进而反映出增韧剂c与其他两种增韧剂相比，改性后尼龙弯曲强度及冲击强度都偏低。 2.3 冲击断面观察 增韧剂a、增韧剂b添加量为10%时，冲击断面，无应力发白现象，但与纯尼龙6冲击断面相比，断面不同有高有低。增韧剂a、增韧剂b添加量大于20%时，

11、为韧性断裂，大部分试样断而不裂，侧面及断面有应力发白现象。2.3 使用方法对增韧效果的影响表2 不同混合方式缺口冲击和弯曲测试数据Tab2 notched impact and bending test data by different ways blended混合方式缺口冲击实验数据弯曲强度实验数据直接混合110、90、105、107、79、120、140、95、135、8175、74.8、68、60.6、68.2熔融共混110、98、110、110、110、100、97、97、110、11064.9、64.7、65.5、62.7、65.5采用增韧剂b，用量为20%时，直接混合和熔融混合后

12、分别制备试样，测试弯曲强度和缺口冲击强度。弯曲强度均为6570 MPa,几乎相当。直接混合制备试样的缺口冲击强度离散性稍大，最小为79 kJ/m2，最大为140 kJ/m2；熔融混合缺口冲击强度最小为97 kJ/m2，最高位120 kJ/m2，数据均匀。聚烯烃接枝系列增韧剂可与尼龙颗粒直接混合后注塑成型或挤出成型，也可与尼龙熔融挤出共混合后挤出或注塑成型。前者使用方便，成本低，在注塑喷嘴处高速剪切和塑化，提高了增韧剂与尼龙的混合均匀性，从而获得理想的产品；后者在熔融混合过程中，增韧剂和尼龙熔融混合，产品质量更加均匀和稳定。根据不同的需要可以选择不同的使用方法。3 结论1）通过Molau实验说明

13、：三种增韧剂都与尼龙6有一定的相容性。2）随增韧剂用量的增加，改性尼龙的缺口冲击强度提高，弯曲强度降低。增韧剂a、增韧剂b用量为10%20%时，缺口冲击强度大幅度提高。3）添加同样的增韧剂，在 10%20%范围内，增韧剂b的增韧效果最好。参 考 文 献1 区英鸿.塑料手册M.北京：兵器工业出版社，1991：258.2 吕通建，沈燕侠，安丽萍，等.新型尼龙增韧剂对尼龙6增韧的研究J.工程塑料加工应用，2004，32（3）：14-16.3 叶强，张爱民，周燎原.SEBS接枝MAH改性PA6物理性能研究J.精细化工中间体，2005，35（4）：63-66.4 王益龙，邹晓天，张玉凤，等.PA66与PE-g-MAH的挤出反应及其应用J.合成树脂及塑料，2000，17（4）：20-23.5 鲁成祥，陈力，王艳梅，等.POE/PP的接枝改性及在制备超韧尼龙中的应用J.塑