具有“多核结构”的超韧PA6/r-PVB/POE-g-MA共混物的制备与研究

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尼龙6(PA6)是具有优良性能的工程塑料之一,广泛应用于不同领域。但PA6在干态和低温下韧性较差,缺口敏感性高,使其使用范围受到一定限制。与弹性体共混是获得超韧尼龙材料的常用途径,而质优、价廉、易加工的弹性体改性剂一直是高分子产业界追求的目标。经塑化处理的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜片被广泛应用于安全玻璃夹层材料和太阳能光伏组件封装材料等领域,在这些制品生产以及使用过程中会伴有大量的PVB废旧膜片(r-PVB)产生,r-PVB仍然具有较好的抗冲击和加工性能,对其进行回收利用不仅利于环保,而且能够产生经济效益。本文以r-PVB为增韧剂、以乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MA)为增容剂对PA6进行增韧改性。首先使r-PVB和POE-g-MA进行反应性共混制备不同配比的增韧母料,再将PA6和增韧母料反应性挤出制备超韧PA6共混物。并借助于红外光谱(FTIR)、接触角(Contact Angle)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、热分析(DSC)、动态流变(Dynamic Rheology)和力学性能测试等分析手段,对共混物的形态与性能进行表征,探究母料配比、母料含量等对PA6共混物力学性能的影响及其与形态结构之间的关系。并在此研究基础之上,考察了增韧母料对不同种类尼龙的改性效果。主要结论如下:(1)以母料法为基础制备不同配比的PA6/r-PVB/POE-g-MA共混物,可以克服POE-g-MA分子链上马来酸酐与PA6分子链上端胺基酰化反应活性大于其与r-PVB分子链上羟基酯化反应活性的问题,赋予PA6与r-PVB良好的相容性。(2)随着POE-g-MA含量增加,POE-g-MA与r-PVB、PA6与母料之间反应程度加大,再加上组分间界面张力与粘度比的综合影响,使PA6/r-PVB/POE-g-MA共混物的分散相形成多核结构。当PA6/r-PVB/POE-g-MA共混物的配比为70/20/10时,共混物的缺口冲击强度最高,为136.7 k J/m~2,是PA6的24倍。共混物中各组分之间较强的界面粘附力和多核结构的协同作用导致分散相发生大形变并诱导基体产生大量的剪切带是主要的增韧机理。母料的引入在一定程度上降低了PA6的结晶度,但结晶度并不随母料配比的变化而改变,结晶不是影响PA6/r-PVB/POE-g-MA共混物韧性的重要因素。(3)母料含量不会影响PA6/r-PVB/POE-g-MA共混物中多核结构的形成。随着母料含量的增加,共混物中分散相粒径变大,且多核结构中核的数目增加、粒径增大,同时共混物的冲击强度增大;当母料含量为25 wt%时,共混物出现脆-韧转变,临界粒子间距τ_c为0.30μm。(4)通过母料法制备PA1010、PA1012、PA12以及PA1212三元共混物。PA/r-PVB/POE-g-MA共混物中分散相的结构受PA种类的影响,可形成多核结构或核壳结构;母料对不同种类PA均具有明显的增韧效果。
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