线性低密度聚乙烯接枝物改性尼龙6的研究

1、 附表 A.2：本本科毕业论文（设计）科毕业论文（设计）论文（设计）题目：论文（设计）题目： 线性低密度聚乙烯接枝物改性尼线性低密度聚乙烯接枝物改性尼 龙龙 6 6 的研究的研究 学学 院：院：材料与冶金学院材料与冶金学院 专专 业：业：高高 分分 子子 班班 级：级： 101101 学学 号：号：10080200591008020059 学生姓名：学生姓名：鲁鲁 学学 峰峰 指导教师：指导教师：罗罗 筑筑 2014 年 6 月 1 日贵州大学本科毕业论文（设计）贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书诚信责任书 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计） ，是在导师的指导下独立进行研究所完成。

2、毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 页目录摘要.III关键词.IIIABSTRACT.第一章 绪论 .1 1.1 引言.1 1.1.1 尼龙简介.1 1.1.2 聚乙烯简介.1 1.1.3 接枝机理与应用进展.21.2.1 尼龙 6 的改性及应用研究.3 1.2.2 尼龙 6 改性方法及达到的效果.31.3.1 接枝聚合物对尼龙 6 的改性机理及研究进展.31.4 课题研究的目的及意义和主要内容.4 1.4.1 主要研究内容.41.4.2 研究的目的及意义.4 第二

3、章 实验内容与方法.62.1 实验材料.62.2 实验设备仪器.62.3 试样的制备.62.3.1 LLDPE/PA6 共混聚合物样条的制备.72.4 测试方法.8 2.4.1 力学性能测试.8 2.4.2 DSC 测试.8 2.4.3 扫描电镜图的制作.8 第三章 实验分析与讨论.9 3.1 力学性能的影响.9 3.1.1 添加不同相容剂对 LLDPE/PA6 共混的力学性能的影响.9 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 I 页 3.1.2 LLDPE/PA6 的不同配比对共混物力学性能的影响.10 3.1.3 改变相容剂的量对共混物力学性能的影响.13 3.2 共混物样条的 DSC 分析

4、.17 3.3 共混物的电镜图分析.20第四章 结论.22参考文献.23致谢.25 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 II 页 线性低密度聚乙烯接枝物改性尼龙 6 的研究摘要本实验采用 LLDPE-g-MAH 接枝物作为相容剂，促进尼龙 6 与聚乙烯的相容，提高共混物性能。力学性能检测结果表明：相容剂的加入明显改善了共混物的性能。其中加入 A 相容剂的效果最佳，相比于纯共混材料，冲击韧性提高了 2倍多，同时标称应变也得到明显提高；当 LLDPE/PA6 的配比为 20/80 时，力学性能的综合效果最好，同时冲击韧性提高了 1.1 倍；随着相容剂的量的增加，冲击韧性不断增强，当 15phr

5、相容剂时，冲击韧性最大是无相容剂的 2.68 倍。对共混物的 DSC 分析，我们发现共混使尼龙 6 和聚乙烯的结晶峰温升高，结晶度明显下降。相容剂的加入增大了共混物中聚乙烯的结晶度，降低了尼龙 6 的结晶度。相容剂的量的增加使尼龙 6 的结晶度增大，使聚乙烯的结晶度减小。共混配比中聚乙烯量的增加使聚乙烯的结晶度增加，使尼龙 6 的结晶度降低。对共混物的电镜分析得出，相容剂的加入使分散相的颗粒变得细小,分布变得均匀,相容剂在共混物中起到了增容的作用。同时验证了 LLDPE-g-MAH 是一种有效的增容剂。关键词：线性低密度聚乙烯，尼龙 6，聚乙烯接枝马来酸酐，相容剂 贵 贵州大学本科毕业论文（设

6、计） 第 III 页 AbstractThe compatibility of nylon 6 with polyethylene was promoted and the blend properties was improved by adding the LLDPE - g - MAH grafted as compatilizer in this paper. Mechanical properties testing results showed that the performance of the blend obviously was improved by the addit

7、ion of compatibilizer. A was the optimum compatilizer. The impact toughness was increased more than twice with compared to the pure composite, and nominal strain was also improved obviously. When the ratio of LLDPE/PA6 was 20/80, the mechanical performance had the best comprehensive effect. At the s

8、ame time the impact toughness increased 1.1 times. With the increase of the amount of compatibilizer, impact toughness was increased. When 15 phr compatibilizer was added in the blend, impact toughness is 2.68 times with compared to the pure composite. The DSC analysis showed that the HDPE/PA6 blend

9、 had higher crystallization peak temperature, and crystallinity decreased obviously. The crystallinity of polyethylene in the blend was increased by adding the compatibilizer, and the crystallinity of nylon 6 was decreased. With the increase in the amount of compatibilizer, the crystallinity of nylo

10、n 6 in the blend was increased, however, the crystallinity of polyethylene was reduced. The quantity of polyethylene increased in blend lead to the polyethylene crystallinity increased, the crystallinity of nylon 6 reduced. The electron microscopy analysis of the blend showed that the addition of co

11、mpatibilizer made particles of dispersed phase become tiny, and distribution became uniform. LLDPE-g-MAH was proved as an effective compatilizer in the blend.Key words : Linear low density polyethylene; nylon 6; polyethylene grafted Maleic anhydride; compatilizer 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 0 页 第一章 绪论 1.1 引言

12、1.1.1 尼龙简介 尼龙是聚酰胺中的一种，其中脂肪族聚酰胺中,尼龙 6 和尼龙 66 是应用最广的工程塑料。它居五大通用工程塑料(PA、PC、POM、PBT 用 ET、PPO)之首,是工程塑料中开发最早的品种之一。尼龙 6 具有力学强度高、韧性好、耐磨等一系列优点，已获得广泛应用。但也存在着某些缺陷如吸湿性大、耐强酸、强碱性能差、制品尺寸稳定性差等。商用成型加工的尼龙多通过填入较低成本的无机或是玻璃纤维增强来提高其模量,或者通过改性来改善其冲击性能和阻燃性。虽然聚酰胺有着很好的抗磨损性,较低的摩擦系数及很好的复原性,但是所有的聚酰胺均有很强的吸水性。原因在于酰胺基团中存在着氢键，水的存在起到

13、了增塑剂的作用,即降低了拉伸强度和模量却增加了断裂伸长率和韧性。从而影响了它在低温潮湿环境下的性能，同时也限制了它的应用范围。随着科学技术的不断进步,各种应用领域尤其汽车制造业、电子工业、航空工业等,对工程塑料性能(如强度、热稳定性)的要求越来越高,尼龙自身的优点己远远不能满足要求,因此它的改性研究日益受到人们的重视。本文通过对线性低密度聚乙烯接枝酸酐基团来改性尼龙 6 以改进其韧性、降低吸水性，增加尼龙的使用范围和功能。1.1.2 聚乙烯简介 聚乙烯是用途广泛的通用高分子材料之一。因其分子极性小,结晶化程度高,具有成本低和加工方便等优点而广泛用于各种塑料制品。但由于 PE 分子的非极性,与其

14、他材料的附着力低,与极性聚合物的相容性差,使其应用范围的扩大受到了限制。因此,PE 的官能化引起人们极大的兴趣。在各种官能化方法中,通过自由基接枝反应在 PE 分子链上引入极性基团是一条重要途径1,2。 其中线性低密度聚乙稀是由乙烯单体在高温高压条件下,按自由基机理聚合而成的密度较小的一类聚乙烯。线性低密度聚乙烯分子主链上含较多长短不同的支链(基本上每 1000 个碳链原子中含有的支链平均数为 21)。聚乙烯大分子 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 1 页自由基非常活拨,如果正在增长的自由基从分子内夺取氧,则生成短支链(乙基、丁基、戊基、丙基、1,3-二乙基、1-乙基戊基、3-乙基庚基);

15、如果正在增长的自由基从主链上夺取氢,继续增长,则形成长支链。低密度聚乙烯含有不同的支链,结晶度较低（45%-65%）密度较小(0.910-0.925)3,溶点较低且范围较宽。由于低密度聚乙稀分子链上支链较多,相对于高密度聚乙稀,含有更多容易形成活性点的活拨叔氧原子以及 a-氢原子,因此,比较适合用于接枝改性4。 近年来有很多方法对聚乙烯进行接枝改性,即在非极性的分子链上引入极性或功能型侧基,不仅有利于改善高分子材料与无机填料之间的界面亲和性,而且有利于同其它极性聚合物共混制备高分子合金,同时也能提高对许多材料的勃附性能,制备性能优良的胶粘剂。其接枝改性一般可分为本体接枝改性和表面接枝改性。聚乙

16、烯接枝单体一般可分为酸性或碱性单体,常有丙烯酸(AA)及其盐、甲基丙烯酸(MMA)、马来酸醉(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油醋(GMA)等。其中马来酸配接枝改性聚乙烯研究的较早也较为广泛，它是聚乙烯接枝改性中比较有代表的一种,N G Gaylord 对此做了大量研究5-8。1.1.3 接枝机理与应用进展通常工业上一般用马来酸酐作为反应性增容剂，这是因为马来酸酐分子经水解可得到含羧基的活性聚合物,容易与含有氢基、氨基、环氧基等物质进行反应,生成一系列新型功能化聚合物;另外,马来酸酐分子中的氧带有孤对电子,反应活性高,容易与带有空轨道基团的其他材料共混或粘接。但是另一方面由于MAH 毒性大,易分解而

17、又限制其应用发展。王益龙,钱翼清9,10等采用极性相对较小的马来酸酯类代替马来酸酐，因为与非极性 PE 有较好的相容性,有利于提高接枝率。王益龙等人11研究了 MAH-g-PE 与绍箱的粘结性,结果发现 MAH-g-PE 与绍箱具有较好的热粘接性,且接枝率越高,复合膜的剥离强度越好。陈志军等人在大分子链上接枝上了 PMMA,制备了 PE-g-PMMA,作为聚乙烯/聚甲基两稀酸甲酷共体系的增塑剂使用,两相间的相容性得以提高。张万喜等人12研究了高密度聚乙稀经预福照法与丙稀酸乙酷接枝共聚物。李晓等人13研究了 AA 接枝聚合物对线性低密度聚乙稀/淀粉共混体系的增容效果,结果表明,随着 AA 用量的

18、增 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 2 页加,线性低密度聚乙稀/淀粉共混体系拉伸强度和伸长率明显提高。王益龙等人14利用溶融法合成了 LDPE-g-DBM,残余的马来酸酐二丁酯还可作为体系的增塑剂。1.2.1 尼龙 6 的改性及应用研究 尼龙通过接枝改性后,克服了由于原来分子结构决定了其在某一些应用方面的不足。功能化的尼龙,在性能方面得到了很大的提高。在相容性方面,由于极性基团的引入,改善了与其他物质共混时的相容性;在粘合性方面,接枝改性后的产物与金属、玻璃纤维等都存在着很好的粘合性能15。己经有大量的研究证明接枝产物在共混增容、填充增强、改性工程塑料、与金属的粘接性等方面有着重要的用途

19、。陈民杰等人16研究了聚稀烃接枝马来酸酐,在改性聚酰胺(PA6、PA66、PA12、PA1010)、聚酯(PET、PBT)、热塑性聚氨酯(TPU)等共混物,以及在聚稀烃/无机填料,聚稀/有机纤维体系中作为增容剂的应用。 1.2.2 尼龙 6 改性方法及达到的效果尹志辉17等人用氧化钕填充改性尼龙 6，提高了尼龙 6 的晶体增长速率，从而改善了尼龙 6 的力学性能，耐热性能和尺寸稳定性也得到明显改善。俞强、刘春林等18人利用融接枝反应制备了 PE-g-AA 接枝物,用马来酸酐接枝聚丙烯与尼龙 6 共混改性得到了性能优良的共聚物，与尼龙 6 相比共聚物的吸水率明显降低、冲击强度均优于尼龙 6. w

20、ang 等19人对尼龙 6 与芳香族尼龙 6 的嵌段共聚进行了研究，研究表明，有嵌段组分的材料，其 Tg 与 Tm 均增大，热稳定性增强，并且多嵌段体系比三嵌段体系的改性效果好。漆宗能等20用天然生产的蒙脱土层状硅酸盐作为无机分散相一步法制备尼龙 6 纳米塑料(NPA6)，如今已获得国家发明专利。该复合材料与纯尼龙 6 相比，具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性、高尺寸稳定性、优异阻隔性，性能全面超过尼龙 6，同时具有良好的加工性能；与普通的玻纤增强和矿物增强尼龙 6 相比，具有相对密度低、耐磨性好、相同无机物含量条件下综合性能明显优于前者等优点；与普通 PA 膜相比，NPA6 膜具有更好的

21、阻隔性、力学性能和透明性，因而是更好的食品包装材料。 同理，尼龙 6 与低密度聚乙烯接枝物 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 3 页共混也将会起到同样的效果，扩大应用前景。1.3.1 接枝聚合物对尼龙 6 的改性机理及研究进展一般情况下,相容剂的主要作用有:以界面活性剂的形式分布于共混物两相界面处,使界面张力降低;增加界面层厚度;提高共混物的分散度,使分散相颗粒细微化和均匀分布,从而使相结构更稳定,提高共混物的力学性能;加强共混物两相间的粘合力,使不同相区间能更好地传递所受的应力,使呈热力学不相容的共混物成为工艺相容的共混物。相容剂在聚乙烯与尼龙 6 的相界面上起到了界面活性剂的作用,就像

22、乳化剂一样,降低了界面张力,提高了两相之间的粘合力,同时也使分散相尺寸减小,提高其分散程度,有效地改善了共混物两相之间的相容性。 冯钠21等人研究了 PE 一 g 一 MAH 与 HDPE/PA6 共混合金的增容作用,结果表明 PE 一 g 一 MAH 对 HDPE/PA6 共混体系能增强两界面的亲和性,是该共混体系的比较有效的增容剂。同时提高共混体系的加工性能、拉伸强度和断裂伸长率。赵梓年等22采用 HDPE 一 g 一 MAH 作为相容剂来增容 PA6/UHMWPE 共混合金.在熔融共混过程中 HDPE 一 g 一 MAH 和 PA6 发生化学反应,生成的接枝聚合物对PA6UHMWPE 产

23、生增容作用.加入 HDPE 一 g 一 MAH 共混体系的界面形态和力学性能均有较大的改善,吸水率也有所下降。李笃信23等人研究了 PP 与高沸点(218)、低毒性的马来酸二丁醋(DBM)的接枝共聚物 PP 一 g 一 DBM 对 PP/PA66共聚物的增容作用,研究表明:PP 一 g 一 DBM 是 PP/PA66 共混体系的有效增容剂。由于共混过程中就地生成 PP/PA66,改善了共混物的相容性,增加了两相界面的粘接,使分散相粒径减小,分散更均匀,提高了共混物的力学性能。1.4 课题研究的目的及意义和主要内容1.4.1 主要研究的内容（1）研究不同相容剂体系对 LLDPE/PA6,LLDP

24、E-g-MAH 共混性能的影响 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 4 页（2）研究 LLDPE/PA6 不同的配比对其力学性能的影响（3）改变相容剂的量，研究其对尼龙 6 各种性能的影响1.4.2 研究的目的及意义线性低密度聚乙烯接枝物与尼龙 6 极性差距明显，溶解度参数差距大，相容性极差，本实验以聚乙烯和尼龙 6 作为主要原料，并以 LLDPE-g-MAH 接枝物作为相容剂，再与 LLDPE 和 PA6 进行共混挤出。通过添加不同相容剂、改变物料配比、改变相容剂的量等方法来改性尼龙 6，改善其力学性能。最终获得具有耐高温、热稳定性好、综合性能优良及良好的熔融加工性能的 PE/PA6 合金

25、材料。 采用反应型增容的方法制备功能性 LLDPE/PA6 工程塑料,使其对线性低密度聚乙烯和尼龙的性能实现较好的互补。在我们研究过程中涉及到接枝的作用机理和共混加工条件等方面的研究,有利于拓展 LLDPE/PA6 共混材料的应用领域,对丰富反应型增容技术和高分子共混物的研究及加工工艺有重要的理论和现实意义。1.4.3 采用的技术路线PE/PE-g-MAH/PA6 共混性能检测挤出造粒注塑打样条DSC 检测SEM 检测力学性能测试（拉伸强度、弯曲强度、标称应变、冲击韧性） 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 5 页 第二章 实验内容与方法21 实验材料线性低密度聚乙烯(LLDPE)：7144

26、，中国石油化工股份有限公司茂名分公司尼龙 6(PA6)：切片，牌号，HY800，湖南岳化化工股份有限公司；相容剂（LLDPE-g-MAH）：自制，接枝率为 0.3%，熔融指数为 11g/10min，命名为 A,接枝率为 0.8%，熔融指数 2.8g/10min,命名为 B,接枝率为 1.2%，熔融指数为 7g/10min,命名为 C。2.2 实验设备仪器表 1 名称 型号 生产厂家塑料注塑成型机 CJ80m3V 震德塑料机械有限公司 同向双螺杆配混挤出机 TSSK-3540中国张家港市普瑞塑胶机械有限公司扫描电子显微镜 KYKY-AMRAY-2800 北京中科仪器有限公司微机控制电子万能试验机

27、 CMT6104美特斯工业系统（中国）有限公司液晶式塑料摆锤冲击试验机 美特斯工业系统（中国）有限公司 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 6 页 CBC1400B差热分析仪/DSC Q10美国 TA 公司温控箱 SPX-250 型 上海悦丰仪器表有限公司电热鼓风干燥机 101-1 型天津市泰斯特仪器有限公司2.3 试样的制备 在实验中进行挤出造粒时用到的尼龙 6，在用之前必须将其放在烘箱中进行干燥 80 ,72 小时左右（尼龙 6 的吸水性很强） 。挤出条件：温度：机头 240 机筒 十区：235 九区：230 八区：225 七区：225 六区：220 五区：215 四区：210 三区：2

28、05 二区：200 转速：主机转速：240r/min 喂料转速：25r/min注塑条件：温度：射嘴：235 一段：230 二段：220 三段：210 四段：200 2.3.1 LLDPE/PA6 共混聚合物样条的制备(1)添加不同相容剂体系的 LLDPE/PA6 共混物样条的制备 固定 LLDPE/PA6 的配比 20/80，即取 200g 的 LLDPE 和 800g 的尼龙 6。同时固定相容剂的量为 10phr，即分别加入 A 相容剂 100g、B 相容剂 100g、C 相容剂 100g，将它们混合均匀配成原料。再加一组纯 LLDPE 200g 与尼龙 800g 共混体系作为参照，混合均匀

29、。然后分别将四组原料通过挤出机进行挤出，造粒，再将粒料通过注塑机注塑成标准样条，将样条按测试要求修整好后放入恒温恒湿箱处理后备用。（2）改变 LLDPE/PA6 的配比制备共混物的样条通过样条检测，我们得出第一组实验的结果，A 相容剂最好，B 相容剂次之。 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 7 页因此我们选用 A 来改善共混物的相容性，同时固定接枝物（相容剂）的用量10phr。在分别按照 LLDPE/PA6 的配比为 10/90、20/80、30/70、40/60、50/50进行称量混合，配成重量为 1000g 的料。将这五组料混合均匀作原料，然后分别通过挤出机进行挤出，造粒，再将粒料通过

30、注塑机注塑成标准样条，将样条按测试要求修整好后放入恒温恒湿箱处理后备用。（3）改变相容剂含量制备标准样条根据以上实验得出 LLDPE/PA6 的配比在 20/80 表现最佳,我们采用此配比以及 A 相容剂体系，而相容剂的添加量分别为 5phr、10phr、15phr、20phr,来进行均匀混合作为原料。然后将这五组原料分别通过挤出机进行挤出，造粒，再将粒料通过注塑机注塑成标准样条，将样条按测试要求进行修整好后放入恒温恒湿箱处理以备用。2.4 测试方法2.4.1 力学性能测试拉伸性能：根据 GB/T1040-9224，测试哑铃状试样的抗拉强度和断裂伸长率，拉伸速率为 50mm/min，破坏条件为

31、 10%，轴向引伸计标距115mm，温度 22+2，相对湿度 68；冲击性能：根据 GB/T1403-9725悬臂梁冲击实验标准，在 24、相对湿度 68 的条件下，测定材料的缺口冲击强度，缺口为 V 型，深 2mm，样条宽 10mm， 厚 4mm, 长 80mm；弯曲性能：根据 GB/T9341-200026测试试样的弯曲强度，定绕度为 6.0mm,速率 2mm/min,支滚间距 64mm,温度 222，相对湿度 68。2.4.2 DSC 测试对熔融挤出物进行 DSC 测试分析，测定试样的熔融温度（Tc） 、结晶温度（Tm） 、熔融热焓，并通过计算得到其结晶度。采用氮气氛围，氮气流量为40m

32、L/min,升温速率 10C/min,从 40加热至 250，恒温 5min 消除热历史， 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 8 页再以 10/min 匀速降温至 40，记录升温、降温曲线。2.4.3 扫描电镜图的制作 低温条件下，采用摆锤式冲击试验机对缺口样条进行冲击实验，扫描电镜样品用二甲苯刻蚀，所得断面进行喷金处理后扫描照相。测试电压 25KV。第三章 实验分析与讨论3.1 力学性能的影响3.1.1 添加不同相容剂对 LLDPE/PA6 共混的力学性能的影响 表 2 不同相容剂体系的力学性能数据 由表 2 中的数据可以看出：相容剂的加入改变了共混物的性能，综合表中的各组检测数据，我们

33、发现 A 相容剂的实验结果表现最好，加入 B 相容剂的效果比加入 C 相容剂的效果要好。下面具体分析：（1）拉伸强度体系拉伸强度(MPa)标称应变（%）弯曲强度(MPa)冲击韧性(KJ/m2)纯共混55.798.6551.5854.831A50.3750.245.28510.877B47.2453.38429.774C48.4744.8546.5957.325 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 9 页 由表中的检测数据，可以看出拉伸强度在纯共混时最好，随着相容剂的加入反而下降了，但是下降幅度较小，不同相容剂对共混物的效果不同，这是因为相容剂促进了聚乙烯与尼龙 6 的相容性，在共聚物中由于聚

34、乙烯的原因使尼龙 6 的拉伸强度降低。而 A 相容剂时的效果较好，C 相容剂比 B 相容剂要好。同时两种相容剂对共聚物的拉伸强度的影响区别不是很大，只有 1.2MPa 左右。（2）标称应变 从表中可以看出，相容剂的加入使改性聚合物的标称应变明显变大，增加趋势大约五倍左右，扩大了聚合物的应用范围。对相容剂而言，加入 B 相容剂效果最好，A 相容剂时次之。但从整体上看，三个体系的标称应变相差不大，均在 50%左右。（3）弯曲强度根据表中数据可以知道，相容剂对聚合物的弯曲强度影响很小，不加相容剂时共混物的弯曲强度最大，随着相容剂的添加，共混物的弯曲强度呈下降趋势，原因与拉伸强度一样。加入 B 相容剂

35、对弯曲强度的影响最明显，它所表现的弯曲强度最小，加入 A 相容剂时弯曲强度变化较小，研究 C 相容剂的与 A 相容剂的差别只有 1.3MPa 左右。（4）冲击韧性 根据表中数据，我们不难发现相容剂的加入对共混物的冲击韧性影响较大，没加相容剂的纯共混聚合物冲击韧性只有 4.831KJ/m2，而相容剂的加入却使其增大 1 倍多，其中加了 A 相容剂的变化最大，为 10.877KJ/m2，B 相容剂次之，也达到了 9.774KJ/m2。这是因为聚乙烯的冲击韧性比尼龙 6 好，而随相容剂的加入又利于两者的相容，使尼龙 6 的冲击韧性得到提高。说明在聚乙烯与尼龙6 的共混改性中相容剂的作用非常重要，对聚

36、合物材料的冲击韧性改善效果明显。 加入不同接枝率的相容剂后，综合力学性能的测试结果，相容剂的相容效果不仅与接枝物的接枝率相关，与熔融指数也有一定的关系。接枝率增大， 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 10 页但熔融指数减小，对共混物的改性效果没有呈现出明显的优势，这可能与接枝物的交联程度有关，熔融指数越小，交联程度越大，凝胶含量影响了接枝物的改性效果。根据上述实验的综合力学性能，选择相容剂 A 继续对共混物进行改性。3.1.2 LLDPE/PA6 的不同配比对共混物力学性能的影响0/10010/9020/8030/7040/6050/50203040506070 (MPa)LLDPE/PA

37、6 （1）拉伸强度0/10010/9020/8030/7040/6050/501020304050607080 (MPa)LLDPE/PA6 （2）弯曲强度 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 11 页0/10010/9020/8030/7040/6050/501020304050 (%)LLDPE/PA6 （3）标称应变0/10010/9020/8030/7040/6050/5056789101112 (KJ/m2)LLDPE/PA6 （4）冲击韧性 图 1 共混物的不同配比对力学性能的影响（1）拉伸强度 由图中的折线可以明显看出，随着聚乙烯比例的增大，拉伸强度逐渐降低， 贵 贵州大学本科

38、毕业论文（设计） 第 12 页比例的不同对共混物的性能影响较大。这是因为在有相容剂的条件下，聚乙烯与尼龙 6 较易相容共混，而纯聚乙烯本身的拉伸性能较差，随着聚乙烯量的增加使改性尼龙 6 的拉伸强度逐渐变小，表现出聚乙烯的强度。这与实验的预期结果相吻合。同时由于 LLDPE 的拉伸强度较尼龙小得多，因此无论是否加入相容剂，共混物的拉伸强度都随 LLDPE 的含量的增大而降低。（2）弯曲强度从图中我们发现弯曲强度与拉伸强度一样也随着聚乙烯比例的增加而逐渐降低，说明不同比例对弯曲强度的影响也较大。原因与拉伸强度一样。（3）标称应变由图中折线显示，标称应变随聚乙烯量的增加出现明显的波浪形变化，说明聚

39、乙烯的不同比例对共混物的标称应变有着显著的影响。当比例为 20/80 时标称应变最大，它与纯尼龙 6 相比增长 66%，而比例为 40/60 时聚合物的标称应变最小，它与纯尼龙 6 相比降低了 67% 。（4）冲击韧性 从图中可以看出，聚乙烯的加入使聚合物的冲击韧性变大，随着聚乙烯比例的增加，聚合物的冲击韧性逐渐减小，当比例为 50/50 时又突然增大。这是因为聚乙烯是非极性分子且韧性较好，在相容剂的作用下，聚乙烯的加入明显提高尼龙 6 共混物的韧性，但当比例为 50/50 时，聚乙烯含量较大，体系主要体现了聚乙烯的性能，韧性较大，但强度较低。综合力学性能的测试可看出，LLDE 与 PA6 的

40、配比为 20/80 时，改性效果达到最好，使共混物较好继承了 LLDPE 的韧性，同时又具备尼龙 6 的强度。3.1.3 改变相容剂的量对共混物力学性能的影响改变相容剂的量对共混物力学性能的影响 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 13 页0510152044464850525456 (MPa) （1）拉伸强度051015205052545658606264 (MPa) (phr) （2）弯曲强度 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 14 页051015201020304050 (%) (phr) （3）标称应变05101520468101214 (KJ/m2) (phr) （4）冲击韧性

41、 图 2 相容剂的含量对共混物力学性能的影响（1）拉伸强度 由图中的折线变化看出，A 相容剂的加入对拉伸强度的影响并不是很大， 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 15 页随着相容剂量的增加，共混物的拉伸强度逐渐减小，但是减小的幅度很小，说明相容剂作为聚乙烯与尼龙 6 之间的桥梁，随相容剂量的增加，使尼龙 6 拉伸强度降低。（2）弯曲强度 从折线图中可以看出，A 相容剂的加入会提高共混物的弯曲强度，随着相容剂量的增加，折线呈波浪形变化，但总趋势是减小且变化不大。说明相容剂的加入有利于聚乙烯与尼龙 6 的共混，对共混物的弯曲强度有一定的影响。15phr 相容剂时弯曲强度稍有增大。（3）标称应变

42、 根据图中折线的变化可知，A 相容剂的加入对共混物的标称应变影响较大。随着相容剂量的增加，聚乙烯与尼龙 6 的混合较好，促进了二者的相容性，标称应变不断增大，在 10phr 的相容剂时最大，此时应变提高了 6 倍。而相容剂的继续增加，可能出现团聚现象，不利于在基体中的分散，降低二者的相容性，但也是不加相容剂时的 3 倍左右。（4）冲击韧性观察折线图我们可发现，A 相容剂的加入对共混物的影响很明显，冲击韧性得到显著提高。随着相容剂的量的增加，冲击韧性不断增强，说明相容剂助于聚乙烯与尼龙 6 的共混，使得共混物中韧性表现出聚乙烯的性能。当 15phr相容剂时，冲击韧性最大，是纯共混的 2.68 倍

43、。但相容剂的继续增加，不利于在基体中分散，而降低了冲击韧性。 综合以上分析，可以看出，随着相容剂含量的增加，标称应变和冲击韧性逐渐增大，而拉伸强度和弯曲强度逐渐减小。对表中的各组数据进行综合分析，我们得出当相容剂的量为 15phr 时改性效果最好。通过酸酐基团与酰胺键发生化学反应，生成更稳定的化学键，而 LLDPE-g-MAH 与 LLDPE 本身就具有相容性，因此 LLDPE-g-MAH 相容剂的加入有效改善了共混物的力学性能。 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 16 页3.2 共混物的共混物的 DSC 分析分析80100120140160180200220-1.0-0.50.00.51

44、.01.52.0 Heat Flow (W/g)Temperature ( )GEDFCBA 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 17 页 LLDPE/PA6 共混物的 DSC 结晶曲线图注; A: A 相容剂 10phr，配比 20/80 B：B 相容剂 10phr，配比 20/80 C：纯聚乙烯与尼龙 6 配比 20/80 D：A 相容剂 5phr，配比 20/80 E：A 相容剂 10phr，配比40/60 F：纯尼龙 6 G：纯 LLDPE 80100120140160180200220240-1.5-1.0-0.50.00.5 Heat Flow (W/g)Temperature

45、( )GFCAEBD LLDPE/PA6 共混物的 DSC 熔融曲线图 表 3 LLDPE/PA6 共混物的 DSC 检测得出的相关数据检测样条检测样条To/Tp/To-Tp/Tm/Hm/J/gXc/%LLDPE112.94109.283.663.66124.1711.7920.30A 相容剂10phr20/80PA6189.16185.973.193.19220.9338.4925.33LLDPE111.84108.653.193.19123.8212.2221.05B 相容剂10phr20/80PA6188.81185.463.353.35220.9038.0325.03 贵 贵州大学本科

46、毕业论文（设计） 第 18 页LLDPE116.02112.443.583.58125.0810.0117.25纯共混20/80PA6191.44188.592.852.85220.9843.4228.56LLDPE112.38109.163.223.22124.6315.7027.05A 相容剂相容剂5phr20/80PA6188.79185.143.653.65221.1836.5024.01LLDPE112.35110.192.162.16123.3820.3817.58A 相容剂10phr40/60PA6188.52184.913.613.61220.1728.1524.70纯尼龙纯尼

47、龙 6181.11171.849.279.27221.6151.3727.04纯纯 LLDPE108.54105.213.333.33123.9446.9416.19其中：Tp为结晶峰的温度，To 结晶峰的起始温度；Tm为熔融峰温度、Hm 为熔融焓，Xc 为结晶度共混材料中的 LLDPE、PA6 的结晶度可以从等温结晶后的熔融曲线按要求得：XC=Hc/（HO*）100%式中：Hc样品的熔融热焓；HO-完全结晶的聚合物熔融热焓，其中 LLDPE的Ho 为 290J/g PA6 的Ho 为 190J/g 。从 DSC 曲线及表中的数据可知：相容剂体系与纯共混相比可以看出，共混物存在两个熔融峰和两个

48、结晶峰，说明两相为不相容体系。聚乙烯的结晶峰温和熔融峰温降低，结晶度变大，说明相容剂的加入有利于聚乙烯结晶，这可能是由于异相成核的作用，提高了 LLDPE 的结晶度。同时结晶度的增大也影响了材料的冲击韧性。尼龙 6 的结晶峰温和熔融峰温降低，结晶度减少;A 相容剂体系与 B 相容剂体系相比，聚乙烯的 To、Tp、Tm 均升高，结晶度降低。尼龙6 的 To、Tp 增加并向高温移动，Tm 升高，To-Tp 的值减少，说明晶核数目增加使 PA6 的球晶尺寸减小，结晶速率增大27-28；对比 A 相容剂 10phr 体系与 A相容剂 5phr 体系，看出相容剂的增加使聚乙烯的 To、Tp 升高，使 T

49、m、Xc 降低，使尼龙 6 的 To、Tp、Xc 增大，使 Tm 减小；对比 A 相容剂 20/80 体系与A 相容剂 40/60 体系，聚乙烯比例的增大使其在共混物中的 To、Tm、Xc 减小， 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 19 页Tp 增大，使共混物中尼龙 6 的 To、Tp、Tm、Xc 均减小。3.3 共混物的电镜图分析共混物的电镜图分析 a 纯共混的 LLDPE/PA6(20/80)的电镜图 b B 相容剂（10phr）LLDPE/PA6(20/80) c. A 相容剂(10phr)对 PA6/LLDPE（80/20） d . A 相容剂(15phr)对PA6/LLDPE（8

50、0/20） 经过对不同相容剂、不同配比、不同相容剂的量的共混物性能进行对比后 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 20 页发现，A 相容剂的加入对共混物改性效果最佳，B 相容剂次之，LLDPE/PA6 的配比为 20/80 时最好，相容剂在 15phr 时最佳。对这些共混物进行扫描电镜，按照实验部分处理样品,为更清楚显示出共混物的形态结构,将试样断面用二甲苯蚀刻,PE 相会被蚀刻掉。从图 a 中我们可以看到,LLDPE 相被刻蚀掉的断面留下了许多凹下去的孔洞, 从而可以清楚地看出了 LLDPE/PA6 共混物呈现明显的海岛型结构。LLDPE 为分散相,并以球形分散于 PA6 连续相中,粒径分

51、布很不均匀,且 LLDPE 与 PA6 间的界面清晰,孔洞界面光滑以及无附着物,可以看出二者相容性特别差。 从 b 图中可以看出，随着 A 相容剂的加入，LLDPE 相被刻蚀掉的地方留下的凹洞较多，在放大同样倍数时凹洞的尺寸与 a 图相比要小很多。分散相的颗粒变得细小,界面模糊，且分布比较均匀,这也是因为增容剂 LLDPE-g-MAH 与PA6 的胺基之间发生化学反应生成的 PE-PA6 促进了共混物的相容。同时我们可以从中认定 LLDPE-g-MAH 是一种有效的增容剂。 从 c 图中我们看出，加入 A 相容剂（10phr)后，LLDPE 相被刻蚀掉的地方遗留下的孔洞较少，孔洞的现状有圆有细

52、长，分布也不均匀，典型的海岛结构。分散相的颗粒大小不一，界面模糊，表明二者的结合力较强，相容性较好。在放大同样倍数时凹洞的尺寸与 a 图相比明显要小，与 b 图尺寸相比稍微大点，说明相容剂的作用对共混物影响并不大。由 d 图可以看出，加入 A 相容剂 15phr 后，LLDPE 相有较多的地方被刻蚀掉了，遗留的凹洞大小不一，分布不均。分散相的颗粒较多接近圆形，少部分是细长的，界面模糊不清。与 c 图相比，分散相的尺寸要小，分布要均匀，但数量要多。相界面的轮廓 d 图要比 c 图清晰，说明 c 图中聚乙烯与尼龙 6 的界面结合力要强，相容性要好些。同时说明相容剂的量对共混物的性能也有影响，相容剂

53、量太多使其在基体中的分散变差，不利于聚乙烯与尼龙 6 的共混。 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 21 页第四章 结论 1. 对加入不同相容剂来改性共混物的研究，我们发现相容剂的加入促进了聚乙烯与尼龙 6 的相容，明显改善了共混物的性能。使冲击韧性提高了 2 倍多，同时降低了共混物的拉伸强度和弯曲强度，加入 A 相容剂的效果最佳，加了 B相容剂的比 C 相容剂的相容性更好。 2. 对 LLDPE/PA6 的不同配比对共混物的影响的研究，发现随着聚乙烯比例的增加，拉伸强度和弯曲强度逐渐减小，冲击韧性也得到提高。综合考虑得出 LLDPE/PA6 的配比为 20/80 时，力学性能最好。与纯共混

54、相比拉伸强度降低了 10%，弯曲强度下降了 12%，标称应变提高了 4.8 倍，同时冲击韧性提高了1.25 倍。明显改善了共混物的力学性能。 3. 对不同相容剂的量对共混物的影响的研究，得出不同相容剂的量对聚合物的标称应变和冲击韧性的影响较大，对拉伸强度和弯曲强度的影响较小。随着相容剂的量的增加，冲击韧性不断增强，当 15phr 相容剂时，冲击韧性最大是无相容剂的 2.68 倍。但相容剂的继续增加可能出现团聚现象，不利于在基体中的分散，降低二者的相容性，反而降低冲击韧性。4. 对共混物的 DSC 分析，共混物存在两个熔融峰和两个结晶峰，说明两相为不相容体系。聚乙烯的结晶峰温和熔融峰温降低，结晶

55、度变大，说明相容剂的加入有利于聚乙烯结晶，这可能是由于异相成核的作用，提高了 LLDPE的结晶度。同时结晶度的增大也影响了材料的冲击韧性。尼龙 6 的结晶峰温和熔融峰温降低，结晶度减少。 贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 22 页5. 对共混物的电镜分析得出，LLDPE/PA6 共混物呈现明显的海岛型结构，LLDPE 为分散相,并以球形分散于 PA6 连续相中。相容剂的加入使分散相的颗粒变得细小，分布变得均匀,相容剂在共混物中起到了增容的作用。同时验证了LLDPE-g-MAH 是一种有效的增容剂。参考文献1陶四平,李钟鸣,冯建民等.聚烯烃接枝改性功能化的研究进展Jl.中国塑料,2002,1

56、6(5):l-3.2徐僖,蔡燎原.聚烯烃的改性方法和成型基础理论的研究进展J.现代塑料加工应用,1995,7(1):1-8.3ZHU L C,TANG G B,SHI Q,et al.Neodymium oxide co-catalyzed melt free radical grafting of maleic anhydride onto co-polypropylene by reactive extrusionJ.React Funct Polymer,2006,66:984-992.4LI Y,XIEXM,GUO B H.Study on styrene-assisted melt

57、free-radical grafting of maleic anhydride onto polypropyleneJ. Polymer, 2001,42:3419-3425.5N G Gaylord, M Mehta. Role of homopolymerization in the peroxide-catalyzed reaction of maleic anhydride and Polyethylene in the absence of solventJ. Journal of Polymer Science :Polymer Letters Edition,1982,20(

58、9):48186.6N G Gaylord,M Mehta,V Kumar,et al. High density Polyethylene-g-maleic anhydride preparation in presence of electron donorsJ.Journal of applied polymer science,1989,38(2):359一 371.7N G Gaylord,R Mehta.Radical-Catalyzed HomoPolymerization of Maleic Anhydride in presence of Polar Organic CompoundsJ.Journal of Polymer science Part A,Polymer Chemistry,1988,26(7):1903 一 1909.8N G Gaylord,R Mehta. Peroxide 一 Catalyzed Graf