二元乙丙橡胶接枝马来酸酐增韧改性尼龙的研究

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本文研究了二元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPM-g-MAH)对尼龙(PA)的增韧和增容作用,在双螺杆挤出机中制备了PA/EPM-g-MAH二元共混物和PA/EPM/EPM-g-MAH三元共混物,从力学性能、热性能、断面形貌、弹性体分散情况及粒径大小等方面进行了研究,并用Molau测试和转矩流变实验证明了增容反应的发生,得出了最佳的增韧体系。通过不同接枝率的EPM-g-MAH(2708、2608、2715)增韧增容PA6的研究发现,接枝率高的接枝物对PA6的增韧效果相对较好,同时能较好地维持体系的拉伸强度和弯曲强度。通过差示扫描量热仪(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)分析共混物的熔融结晶行为及弹性体粒子形态,发现弹性体加入后,共混物的结晶度下降,熔融热焓降低,不利于晶体生长,且EPM-g-MAH的加入使共混物的形态结构得到明显改善,特别是PA6/EPM-g-MAH(2715)比例为80/20时,分散相分布尺寸最为均匀,共混物缺口冲击强度可达到56.7kJ/m~2,是纯PA6(2.0kJ/m~2)缺口冲击强度的28.4倍。对比EPM-g-MAH对不同PA6的增韧增容改性效果,研究了共混物的力学性能和微观形态结构的变化。结果表明,EPM-g-MAH单一弹性体增韧PA6,对分子量较低的PA6(L)的增韧效果较好,保持弹性体总量为20wt%,PA6(M)/EPM/EPM-g-MAH共混物的缺口冲击强度在EPM-g-MAH为10wt%时,达到最大值47kJ/m~2,比纯PA6提高8倍,和PA6(L)/EPM/EPM-g-MAH共混物配比为80/0/20时的冲击强度(49.3kJ/m~2)相近。因此EPM-g-MAH是PA6(M)/EPM共混物很好的增容剂,韧性提高的同时也比单一接枝弹性体增韧降低了成本。另一方面,通过对分散相形态和粒径的分析可以得出:EPM-g-MAH使PA6共混物的微观形态结构得到明显改善,弹性体分散相粒径细化且分布均匀,共混弹性体增韧PA6的较佳粒径范围是0.2~1μm。此外,共混物的熔融/结晶行为研究表明PA6(M)加入弹性体后结晶度增加,而PA6(L)加入弹性体后结晶度降低,其中PA6(M)共混物中出现双重熔融吸热峰现象。最后,研究了EPM-g-MAH对PA66的增韧作用,以及EPM-g-MAH对PA66/EPM共混物的增容效果,并探讨了体系的微观形态结构和结晶性能。结果表明, PA66/EPM-g-MAH共混物随EPM-g-MAH含量增加,冲击强度明显增大,在分散相质量分数为10wt%~20wt%时增加最为明显,共混物冲击强度可达到63kJ/m~2以上,比纯PA66冲击强度提高12.6倍。PA66/EPM/EPM-g-MAH三元共混物中(固定弹性体质量分数为20%不变),随着EPM-g-MAH含量增加,冲击强度逐渐增大,增容效果提高,共混物的微观形态结构得到明显改善,弹性体分散相粒径细化且分布均匀,相容性得以改善,拉伸强度与弯曲强度变化不大。DSC分析表明,PA66/EPM共混物的结晶度最小,为28.3%,随着弹性体中EPM-g-MAH含量增加,结晶度逐渐增加,PA66/EPM-g-MAH共混物的结晶度最大,达到38.5%,基本与纯PA66的结晶度相等。
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