接枝POE和EPDM增韧尼龙6的配方研究.doc

接枝POE和EPDM增韧尼龙6的配方研究
前言
PA6是一种通用的工程塑料，因其本身具有较高的拉伸强度、冲击强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性、自润滑性等优点，被广泛应用于机械、汽车、电器、铁路等行业。但又由于自身吸水性大，低温冲击强度低以及吸水后变形等缺点，使用又受到了一定的限制。因此PA6的改性研究已成为改性料研究领域的一个重要课题。
我们根据多年的经验，就接枝POE及接枝EPDM两种增韧剂对PA6增韧料各种性能的影响作了分析研究并探讨了有关生产工艺问题。
实验部分
主要原材料
尼龙6（PA6）　　　　石家庄化纤有限责任公司
　　POE　　　　 　　　　北京兴润达塑胶技术有限公司
　　接枝POE 　　　　　北京兴润达塑胶技术有限公司
　　接枝EPDM　 　　　　　北京普利宏斌化工有限公司
试验设备
挤出机　　　　　　　　　SHJ65双螺杆挤出机　　南京金吉机械设备有限公司　
　　注塑机　　　　　　　　　　　　　　TP120T　　北京信冠机械设备制造有限公司
　　制样机　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　承德金建检测仪器有限公司　
　　万能试验机　　　　　　　　　　 　WSM-2000　　长春智能仪器设备有限公司
　　冲击机　　　　　 XJU-5.5悬臂梁冲击试验机　　承德金建检测仪器有限公司
工艺条件
挤出温度　　　　 230--260℃
　　螺杆转速　　　　　 300转/分
　　注塑温度　　　　　 210--240℃
　　检测方法　　　　　　　 ASTM
结果讨论
1，增韧剂对PA6常温冲击性能的影响
PA6改性主要解决两个问题：一是吸水性的降低；二是冲击强度的提高。对于吸水性而言，各种改性剂的加入都会改善PA6的吸水性。问题研究的重点应放在PA6冲击性能的研究上。由于PA6是极性聚合物，而POE和EPDM是非极性聚合物，二者的相容性是关键问题(1)。如图1所示为普通POE和马来酸酐接枝的POE对PA6冲击性能的影响。从图中可以明显看出接枝后的POE由于和PA6的相容性好，冲击强度成倍的增加；而没接枝的POE由于和PA6的相容性不好，其冲击强度几乎不增加。

图 1 增韧剂对PA6韧性的影响
1，未接枝POE，2，接枝POE

除了接枝POE对PA6增韧料的冲击性能有增加外，接枝EPDM对PA6增韧料冲击的影响更加明显。如图2为接枝POE接枝EPDM对PA6增韧料冲击性能的影响的比较。从图中可以看出，接枝EPDM由于自身冲击性能优越，因而对PA6增韧料冲击性能的影响明显优于接枝POE。

图 2 两种增韧剂对PA6韧性的影响
1，接枝POE，2，接枝EPDM
对于尼龙6增韧料,其自身的水分含量对尼龙6增韧料冲击性能也有一定影响.含有水分的尼龙6增韧料比干态(不含水分)的尼龙6增韧料冲击强度高.
2，不同粘度PA6随增韧剂含量变化时其冲击性能的变化
PA6自身的粘度大小对PA6增韧料冲击性能的影响很大。如下图3所示为不同粘度PA6随增韧剂含量变化时其冲击强度的变化。从图中可以看出，当PA6相对粘度为2.4时和相对粘度为2.8的PA6相比,在相同的增韧剂含量下，其PA6增韧料冲击强度提高的更多，可生产出理想的超韧级PA6。这主要是由于粘度低的PA6其官能团相对增加，与接枝增韧剂的相溶性更好所至。

图 1增韧剂对不同粘度尼龙的影响
1，PA6粘度为2.8,2,PA6粘度为2.4
3，增韧剂对PA6增韧料低温冲击性能的影响
改善PA6低温冲击性是PA6增韧料研究的重要问题。我们做了两种增韧剂接枝EPDM和接枝POE.在-20℃时对PA6增韧料冲击性能的影响。如图4所示。从图中可以看出在相同增韧剂含量下，对PA6增韧料低温冲击性能的提高, 接枝EPDM优于接枝POE.

图 1: 增韧剂对PA6低温性能影响
1，接枝POE，2，接枝EPDM
试验证明增韧剂对PA6增韧料的影响在常温和低温下是不一样的.如在常温下,当增韧剂含量超过25%时,继续加入增韧剂PA6增韧料的冲击强度检测值的增加并不明显.但在低温情况下就不是这样, 当增韧剂含量超过25%时,继续加入增韧剂,PA6增韧料的冲击强度仍然明显增加.
4，增韧剂对PA6增韧料吸水性的影响
由于PA6是一种极性聚合物，因此它的吸水性较大，一般在3%----4%之间。加入改性剂后吸水性会明显下降，大约是原来的30%----50%。这是因为增韧剂一般为非极性聚合物，自身吸水性很小(2)，从而降低了PA6极性基团与水的作用，最终导致PA6增韧料吸水率的下降。如表一所示为两种增韧剂对PA6增韧料吸水性的影响。
表一，两种增韧剂对PA6增韧料吸水性的比较
产品
增韧剂含量 ％
吸水性％
PA6
0
4
PA6/接枝POE
25
1.42
PA6/接枝EPDM
25
1.48
5，PA6增韧料的物理机械性能性能
根据以上试验数据，我们设计2个PA6增韧料的配方，并做了力学性能的检测，结果如表二所示。从表中可以看出增韧PA6的冲击性能得到了很大的改善，两种料其冲击强度较纯PA6增加了近10倍，进一步扩大了PA6的使用范围,但其相应的拉伸和弯曲性能有所下降;热变形温度也相应降低.
表二，各种增韧剂对增韧PA6力学性能的比较

从试验中我们还发现接枝增韧剂的接枝率对产品性能的影响也很大，接枝率一般控制在1%左右，否则产品质量会受到很大影响。此外，加工工艺对产品性能也有一定的影响，如PA6的干燥情况、螺杆转速、挤出温度、挤出产量等,特别是增韧剂在PA6中的分散程度非常重要,直接影响PA6增韧料的各种性能。
结论
1. 通过增加接枝增韧剂可以明显改善PA6的吸水性和冲击性能；
2. 从吸水率考虑接枝POE效果较好；
3. 从冲击性能考虑使用接枝EPDM较接枝POE效果好。
参考文献
1．《聚合物共混改性》 吴培熙，张留城著，轻工业出版社 。
　　2.《尼龙66增韧料的配方研究》郑宏奎,赵文聘著,塑料科技,