衣康酸接枝乙烯-1-辛烯共聚物增韌尼龍66的制備及性能研究.pdf

1、結(jié)晶性聚合物尼龍66(PA66)的酰胺基團(tuán)之間存在牢固的氫鍵，因而其結(jié)晶度和熔點(diǎn)較高，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的耐腐蝕性、耐磨性、耐熱性和自潤(rùn)滑性等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用。但是純PA66又具有干態(tài)和低溫耐沖擊性能差、吸水性大等缺點(diǎn)，使用受到了一定的限制。將尼龍與聚烯烴共混改性可有效改善以上缺點(diǎn)，其中乙烯-1-辛烯共聚物(POE)是尼龍抗低溫增韌改性最有效的熱塑性彈性體增韌劑之一。關(guān)鍵問(wèn)題是要解決非極性的POE與強(qiáng)極性的尼龍之間相容性差的問(wèn)

2、題。本文采用的方法是先在POE分子鏈接枝上能夠和PA66分子鏈末端的胺基或酰胺基反應(yīng)的極性小分子衣康酸(ITA)，此接枝物和PA66熔融擠出的過(guò)程中發(fā)生原位增容反應(yīng)，生成接枝或嵌段共聚物，加強(qiáng)了兩相界面間的粘接力，細(xì)化了分散相(POE)的尺寸，擴(kuò)大了分散相在連續(xù)相中的分布范圍，使得尼龍共混物韌性得到顯著的改善。
　　 本文采用熔融擠出法，在雙螺桿擠出機(jī)中，制備了ITA接枝POE(POE-g-ITA)。紅外光譜分析和化學(xué)滴定法表明

3、，ITA確實(shí)已經(jīng)以化學(xué)鍵接枝到POE大分子鏈上。研究了單體ITA含量、引發(fā)劑過(guò)氧化二異丙苯(DCP)含量及螺桿轉(zhuǎn)速等工藝條件對(duì)接枝反應(yīng)的影響。最佳工藝條件為：POE/ITA/DCP=100/2/0.25，螺桿轉(zhuǎn)速200r/min，反應(yīng)溫度180℃。
　　 為與PA66/POE-g-ITA共混物性能做對(duì)比，制備了PA66/POE-g-MAH共混物。在PA66/POE-g-MAH共混物中，POE-g-MAH含量為10wt％-15wt

4、％時(shí)，共混物發(fā)生了脆-韌轉(zhuǎn)變；POE-g-MAH含量為20wt％時(shí)，共混物的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為83.3kJ/m2，比純PA66提高18.5倍，達(dá)到了超韌化的目的。SEM照片表明，POE-g-MAH對(duì)PA66具有顯著的增容增韌效果。隨POE-g-MAH含量的增加，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度顯著增大，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均有一定的下降，斷裂伸長(zhǎng)率變大，熔體流動(dòng)速率降低，吸水率明顯下降。POE-g-MAH接枝率在0.05％-0.2％時(shí)，共

5、混物發(fā)生了脆-韌轉(zhuǎn)變；隨POE-g-MAH接枝率的增加，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度增大，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量變化不大，斷裂伸長(zhǎng)率變大，熔體流動(dòng)速率下降，吸水率基本不變化。
　　 接枝物POE-g-ITA中ITA含量、DCP含量以及制備接枝物時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速均對(duì)PA66/POE-g-ITA共混物的力學(xué)性能、熔融指數(shù)、吸水率產(chǎn)生影響，各影響因素的最佳取值范圍為：ITA含量1-2wt％，DCP含量0.1-0.25wt％，螺桿轉(zhuǎn)速200-3

6、00r/min。在PA66/POE-g-ITA共混物中，當(dāng)POE-g-ITA含量在15wt％-20wt％時(shí)，共混物發(fā)生了脆-韌轉(zhuǎn)變。當(dāng)POE-g-ITA含量為20wt％時(shí)，共混物的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為84.8kJ/m2，比純PA66提高18.8倍。隨POE-g-ITA含量的增加，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度顯著增大，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均有一定程度的下降，斷裂伸長(zhǎng)率變大，熔體流動(dòng)速率降低，吸水率明顯下降。制備的PA66/POE-g-IT

7、A共混物比PA66/POE-g-MAH共混物所產(chǎn)生的綜合性能高，且PA66/POE-g-ITA共混物的力學(xué)性能可與DuPont的超韌尼龍ZytelST801相媲美。
　　 SEM照片和Molau相容性實(shí)驗(yàn)表明，POE-g-ITA對(duì)PA66具有顯著的增容和增韌效果。隨POE-g-ITA含量的增加，PA66/POE-g-ITA共混物的沖擊韌性增大，分散相粒徑減小，兩相相容性變好。共混物中發(fā)生了原位增容反應(yīng)，產(chǎn)生的PA66-ITA-g

8、-POE接枝或嵌段共聚物，在共混物界面充當(dāng)乳化劑，抑制分散相粒子的聚集，降低界面張力，使分散相粒徑變小，從而使兩相界面之間的相容性和粘結(jié)力增強(qiáng)，分散相在基體中的分散程度提高。
　　 本文還利用Friedman、OFW和Kissinger三種Model-free分析法，計(jì)算了SEBS在交聯(lián)劑BPO引發(fā)下的化學(xué)交聯(lián)的初始動(dòng)力學(xué)參數(shù)，由前兩種方法可得出SEBS交聯(lián)過(guò)程經(jīng)過(guò)了三步反應(yīng)，且每步反應(yīng)的活化能依次減少。由Model-free分