PA6_ABS的结构与力学性能研究

1、收稿日期:2008211221;修改稿收到日期:2009202211。作者简介:郭建兵(19792,男,硕士,实习研究员,主要从事聚合物结构与性能研究。E 2mail :guojianbing_1015126.com 。3通讯联系人,E 2mail :jieyugz 。基金项目:国家科技支撑计划项目(2007BAB08B05、贵州省工业攻关项目黔科合GY 字(2008:3005。PA6/ABS 的结构与力学性能研究郭建兵1朱红1,2何敏1秦舒浩1,3(1.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州贵阳,550014;2.贵州科技工程职业学院,贵州贵阳,550014摘要:采用熔融共混法制备了苯

2、乙烯2马来酸酐共聚物(SMA 增容的聚酰胺6/丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物(PA6/ABS 共混物,用扫描电镜(SEM 对PA6/ABS 共混物结构进行了表征。结果表明,随着SMA 含量的增加,PA6/ABS 共混体系的橡胶相粒径减小,橡胶颗粒的多分散系数保持不变,基体层厚度逐渐减小;PA6/ABS 共混体系的脆韧转变温度随SMA 含量的增加先减小后增加。关键词:聚酰胺6丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物苯乙烯2马来酸酐共聚物增容冲击性能Study on Morphology and Mechanical Properties of PA6/ABSGuo Jianbing 1Zhu Hong 1,2

3、He Min 1Qin Shuhao 1,3(1.National Engineering Research Center for Compounding and Modificatio n of PolymericMaterials ,Guiyang ,Guizho u ,550014,;2.Guizhou Engineering Vocational College ,Guiyang ,Guizhou ,550014Abstract :PA6/ABS blends compatibilized wit h SMA was prepared by melting blend.The st r

4、uct ure of PA6/ABS was characterized by SEM.The result s show t hat particle size of dispersed p hase decreases by t he addition of SMA ,polydispersity index keep s invariant ,and t he inter particle distance decreases.The brittle 2ductile t ransition temperat ure of PA6/ABS blends decreases firstly

5、 and t hen increases by increasing SMA content s.K ey w ords :polyamide 6;acrylnit rile 2butadiene 2styrene copolymer ;styrene 2maleic an 2hydride copolymer ;compatibilize ;impact p roperty丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物(ABS 是增韧聚酰胺6(PA6的良好改性剂,有关PA6/ABS 合金的报道有很多1,2。苯乙烯2马来酸酐共聚物(SMA 是PA6/ABS 常用的一种相容剂,能明显地提高PA6/ABS 共混体系

6、的力学性能。下面探讨了SMA 含量对PA6/ABS 共混物聚集态结构与性能的影响。1试验部分1.1原料PA6(牌号1030B ,日本宇部公司,ABS (牌号B338,美国GE 公司;SMA (MA 质量分数为18%上海石化公司。使用前,将PA6置于120真空干燥烘箱中干燥6h ,ABS ,SMA 分别在80,100烘箱中干燥12h 。1.2主要设备与仪器真空干燥箱,W G2003型,中国重庆试验设备厂;高速混合机,GR H 210,阜新热源设备厂;双螺杆混炼挤出造粒机,TSE40A ,南京瑞亚高聚物制备有限公司;注塑机,CJ 80MZ 2NC 型,震德塑料机械厂有限公司;透射电子显微镜,J E

7、M200CX ,日本J EOL 公司。1.3样品制备及表征制备PA6/ABS (质量比70/30共混体系,SMA 加入量为变量,干燥后的PA6,ABS 和SMA 按配比在高速混合机中混和均匀,然后在同向双螺杆挤出机上挤出造粒。共混物经干燥后,在注塑机上制成符合ASTM 标准的样条。61现代塑料加工应用2009年第21卷第3期MODERN PL ASTICS PROCESSIN G AND APPL ICA TIONS 拉伸性能测试温度为23,缺口冲击强度测试温度分别为3,8,13和28。用J EM200CX 型透射电子显微镜(TEM 观察橡胶相在共混物中的分散状态,用Image 2p ro 图

8、形处理软件分析TEM 图片,定量测得橡胶相粒子数均直径d n ,通过公式计算橡胶相粒子重均直径d w 、多分散相系数P d 和基层厚度I D 。2结果与讨论2.1PA6/ABS/SMA 共混体系的形态图1显示了PA6/ABS 共混物的分散相形态。可以发现PA6与ABS 直接共混时,ABS 在PA6基体中分散较差,分散相粒径较大。当SMA 引入到共混体系后,SMA 与PA6之间通过界面反应生成SMA 2g 2PA6接枝共聚物。在共混物熔体状态下,该共聚物一方面降低界面张力,在剪切流场作用下加速分散相熔体液滴的分裂速度,另一方面在PA6与ABS 相界面形成共聚物单分子膜,使分散相之间产生熵排斥,从

9、而抑制分散相微粒之间的相互凝聚。因此随SMA 含量增加分散相粒径不断减小 。图1PA6/ABS 共混物透射电镜分析图2为SMA 含量与PA6/ABS 共混物中橡胶粒径的关系。可以看出SMA 含量对d w 的影响可分为3阶段:SMA 含量较少(小于0.60份时,随SMA 的增加,d w 略有减小;SMA 含量继续增加,d w 明显减小;SMA 含量增加到使界面达到饱和,即临界胶束浓度时,d w 值最小;SMA 浓度再继续增加时,d w 基本不变。对不同组成的PA6/ABS 共混物,“3阶段”模型可很好地解释SMA 含量对橡胶粒径的影响规律 。图2SM A 含量对橡胶粒径的影响图3给出了具有代表性

10、的PA6/ABS 共混物中橡胶粒径2累积频率分布曲线。由图3可见,所有共混物的粒径2累积频率曲线形状可分为2种类型:当SMA 含量较小的时候,分散相粒径累积频率在小粒径时增长较慢,在大粒径时则增长较快,SMA 含量为0与0.60份的2种共混物曲线是这类曲线的代表;而当SMA 含量较大时,情况则相反,分散相的累积频率在小粒径时增长较快,在大粒径时增长则较慢,SMA 含量为3100份与4.50份的2种共混物曲线是这类曲线的代表。由图3可知,SMA 含量增加,小粒径的分散相所占的比例也随之增加 。图3橡胶粒径频率分布曲线P d 可表征分散相粒径的分布宽度,P d 越大则粒径分布越宽。图4为P d 与

11、SMA 含量的关系。由图4可见,随着SMA 含量增加,P d 逐渐增加,但增加幅度不大。PA6与SMA 的接枝反应一方面会增加体系的粘度,有利于分散相液滴的破碎;另一方面将使PA6,ABS 两相界面状态 发生变化,适量的SMA 使两相间界面张力降低,而过量的SMA 将导致SMA 2g 2PA6接枝共聚物的支链变短,容易离开两相界面形成微胶束,且随着SMA 2g 2PA6接枝共聚物的支链变短、支链数量增加,相容性可能将发生变化。两者的综合作用可能导致分散相的粒径分布变宽 。图4SMA 含量对多分散系数的影响2.2SMA 含量对基体层厚度的影响图5为PA6/ABS 共混物I D 与SMA 含量的关

12、系。在给定的ABS 含量下,I D 随着SMA 含量增加而逐渐减小。这是因为SMA 的含量增加,降低界面张力、加大橡胶相的破碎程度,使橡胶相的粒径在不断地变小,从而基体层厚度在 不断减小。图5SMA 含量对I D 的影响2.3SMA 含量对共混物力学性能的影响图6为SMA 含量对PA6/ABS/SMA 共混物拉伸强度影响。由图6可见,随SMA 含量的增加 ,拉伸强度逐渐增加。图6SMA 含量对PA6/ABS 共混物拉伸强度的影响图7为不同温度下SMA 含量对PA6/ABS共混物缺口冲击强度的影响。对PA6/ABS 共混物,温度低于3时,该系列所有共混物都呈脆性,SMA 含量对冲击强度影响不大;

13、温度超过28时该系列所有共混物都表现出超韧水平。在328可观察到SMA 含量达到某一值时,共混物缺口冲击强度突然增加的现象。随着SMA 含量增加,分散相的相区尺寸减小,单个分散相粒子所引起的应力集中区域也变小,不利于基体剪切屈服。但在分散相体积分数一定的条件下,分散相尺寸减小意味着分散相数目增多,从而分散相粒子间距(基体层厚度变小。当个别相邻分散相粒子间距小到一定程度后,这2个相邻分散相粒子产生的应力集中互相交叠,在其间的基体层发生局部(细观剪切屈服。随着分散相数目进一步增多,随机发生的细观剪切屈服数目增多并逐步连通。当分散相数目达到某一临界值时,出现了一条贯通整个样品损伤区域的宏观剪切屈服通道,这时共混体系发生脆韧转变 。图7SMA 含量对PA6/ABS 共混物冲击强度影响3结论a 随着SMA 含量的增加,PA6/ABS 共混体系中橡胶相的粒径不断减小,多分散系数逐渐增加,但增加幅度不大。b PA6/ABS/SMA 共混体系冲击断裂存在脆韧转变现象,随着SMA 含量的增加,PA6/ABS 共混体系的脆韧转变温度先减小,在对应SMA 含量为0.90份和1.50份时为极小值,随着SMA 含量继续增大,脆韧转变温度又逐渐上升,SMA 对冲击脆韧转变温度的影响与其在共混体系中存在的形式和对共混体系结构的影响有关。参考文献1J effrey A.Gallow