聚苯醚_聚酰胺合金的增容及增韧改性研究_付杰辉
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表 1 不同配比的 PPO 与 PA66 共混物的力学性能 Tab 1 Mechanical properties of PPO and PA66 in different ratios
PPO / PA66 拉伸强度 弯曲强度 弯曲模量 缺口冲击强度 HDT
质量比 / MPa
/ MPa
/ MPa
/ kJ·m －2 （1. 82 MPa） / ℃
摘要： 研究了马来酸酐接枝聚苯醚 （ PPO-g-MAH） 对 PPO / 尼龙 66 （ PA66） 合金的增容作用和苯乙烯 － 乙烯 / 丁
烯 － 苯乙烯 （ SEBS） 对 PPO / PA66 合金的增韧作用。扫描电镜的结果表明，PPO-g-MAH 可以很好地改善 PPO 与 PA66
之间的相容性，通过力学性能的表征也证明 PPO-g-MAH 对 PPO / PA66 合金有很好的增韧作用。SEBS 对 PPO / PA66 合
电热恒温干燥箱： OVEN-9，石家庄市冀生干燥 设备有限公司； 双螺杆挤出机： SHJ-36，南京诚盟化 工机械有限公 司； 注 塑 机： UN120SM，广 东 伊 之 密 精密 机 械 股 份 有 限 公 司； 万 能 电 子 拉 伸 试 验 机： CMT6104，深圳新三思集团公 司； 悬 臂 梁 冲 击 试 验
ratio of PPO-g-MAH
PPO / PPO-g拉伸强度
MAH / PA66 / MPa
质量比 70 /10 /30 60. 2 60 /10 /40 73. 6 50 /10 /50 75. 3 40 /10 /60 77. 5 30 /10 /70 77. 8 20 /10 /80 78. 4
但是聚苯醚是非结晶和非极性的而尼龙是结晶性和极性的树脂两者是完全不相容的两相体系两种不相容聚合物的简单共混物由于连续相与分散相之间的界面黏结强度弱导致在应力作用下裂纹快速引发和增长使其力学性能较差为了改善不相容聚合物的界面通常加入第三组分即增容剂并且未经改性的ppopa66合金其耐冲击性与拉伸性能较差因而pp0pa66合金需要增容增韧来改善其性能
增容增韧来改善其性能。为了得到综合性能优良的 PPO / PA66 合金必须在共混体系中加入合适的增容、 增韧剂［1 － 6］。
1 实验部分
1. 1 主要原材料 PPO： LXＲ045，特性黏数 0. 45 dL / g，蓝星化工
新材料股份有限公司； PA6神马公司； 苯乙烯 － 乙烯 / 丁烯 － 苯乙 烯 （ SEBS） ： YH-503，中国石化公司； PPO-g-MAH： 接枝率 1. 0% ～ 1. 2% ，自制。 1. 2 试验用主要仪器设备
PPO 与 PA66 合 金 中 多 采 用 高 分 子 反 应 性 增 容 剂，通过与共混物的极性官能团的反应，生成嵌段或 接枝共聚物，来实现增容作用的［11］。用作 PPO / PA66 合金的增容剂的嵌段或接枝共聚物分子中一般有如下 两部分结构特点，一端与 PPO 结构相同或相似，比 如 PPO 或聚苯乙烯 （ PS） 等，而另一端含有与 PA66 端基反应的基团，如酸酐、环氧基、羧酸、酰亚胺、 酚等［12］，本文选用马来酸酐接枝 PPO （ PPO-g-MAH） 作为增容剂对 PPO 与 PA66 共混物进行改性。
Keywords： PPO； PA66； Compatibilizer； Toughening； Modification
聚苯醚 （ PPO） 具有良好的机械性能以及极佳的 耐热性和耐低温性，优良的尺寸稳定性和较好的化学 稳定性，良 好 的 阻 燃 性、高 刚 性、高 热 变 形 温 度 （190 ℃ ） ，低吸水率和低线膨胀系数。其缺点在于熔 体黏度 高、流 动 性 差、加 工 成 型 困 难 等。而 尼 龙 （PA66） 具有机械强度高，加工容易等优点和材料尺 寸稳定性差，吸水率高等缺点。因此与聚苯醚有着很 好的优势互补性，这使得 PPO / PA66 合金成为综合性 能优异的合金材料，在机械、汽车、电气电子及家电 等领域有着广泛的应用。但是，聚苯醚是非结晶和非 极性的，而尼龙是结晶性和极性的树脂，两者是完全 不相容的两相体系，两种不相容聚合物的简单共混 物，由于连续相与分散相之间的界面黏结强度弱，导 致在应力作用下，裂纹快速引发和增长，使其力学性 能较差，为了改善不相容聚合物的界面，通常加入第 三组分即增容剂，并且未经改性的 PPO / PA66 合金其 耐冲击性与拉伸性能较差，因而 PPO / PA66 合金需要
金有很好的增韧效果，但会降低材料的刚性。
关键词： 聚苯醚； 尼龙 66； 增容剂； 增韧剂； 改性
DOI： 10. 3969 / j. issn. 1005 － 5770. 2014. 10. 010
中图分类号： TQ326. 53
文献标识码： B
文章编号： 1005 － 5770 （2014） 10 － 0036 － 04
·38·
塑料工业
2014 年
a － PPO / PA66 / PPO-g-MAH b － PPO / PA66 / PPO-g-MAH
质量比 40 /60 /2
质量比 40 /60 /6
表 2 不同配比的 PPO / PPO-g-MAH / PA66 合金的力学性能 Tab 2 Mechanical properties of PPO / PA 66alloy with different
* 通讯作者 xuqunjie@ shiep. edu. cn 作者简介： 付杰辉，男，在读硕士，主要从事工程塑料改性方面的研究。fjh902@ 163. com
第 42 卷第 10 期
付杰辉，等： 聚苯醚 /聚酰胺合金的增容及增韧改性研究
·37·
仪： XJV5. 5，承德市金建检测仪器有限公司； 热变 形温度测定仪： XWB-300A，承德市科承试验机有限 公司； 场 发 射 扫 描 电 子 显 微 镜： S-4800， HITACHI 公司。 1. 3 实验方法
74. 2 2 269. 6
3. 07
107. 1
20 /80 69. 3
78. 4 2 274. 8
3. 14
96. 6
a － PPO / PA66 质量比 60 /40
b － PPO / PA66 质量比 50 /50
c － PPO / PA66 质量比
d － PPO / PA66 质量比
40 /60
扫描电子显微镜 （ SEM） 观察： 将各个批次共 混物的样条放入液氮中淬断，对缺口冲击断面进行表 面喷金，用 HITACHI S-4800 型 扫 面 电 镜 观 察 断 面 形貌。
2 结果与讨论
2. 1 PPO 和 PA66 的不同配比对性能的影响 2. 1. 1 纯 PPO 与 PA66 混 合 物 冲 击 断 面 的 SEM 图 分析
从图 1 中可以看出，当 PPO / PA66 质量比为 60 / 40 时，有两个相互连续相交织缠绕，呈现双连续相 结构 （ 图 1a） ，这时虽然 PPO 含量高，成为一连续 相，但是 PA66 相在剪切拉伸过程中并未完全断裂形 成分 散 相，最 终 形 成 双 连 续 相 结 构。当 混 合 物 中 PA66 的含量大于等于 50% 时 （ 图 1b、c、d） ，混合 物呈现明显的单项连续结构，这时，PA66 相为连续 相，PPO 相为分散相，PPO 与 PA66 为明显的相分离 体系，两 相 不 相 容，表 面 能 较 高［7］，使 得 PPO 与 PA66 两相的界面清晰并且两相间存在空隙，形成了 材料的薄弱环节，与此同时由于分散相粒径大，粒径 分布宽，导致材料的物理机械性能较差。由此可知， 简单的机械混合只能得到宏观相分离的脆性材料［8］， 因此，在 PPO / PA66 合金体系中使用增容剂是必不可 少的。 2. 1. 2 不同配比的 PPO 与 PA66 混合对力学性能的 影响
Abstract： The compatibilization of both PPO-g-MAH and the toughening effect of SEBS on PPO / PA66 alloy were studied． SEM showed that the PPO-g-MAH can well improve the compatibility between PPO and PA66，the characterization of mechanical properties showed that PPO-g-MAH had good compatibilization on PPO / PA66 alloy． SEBS had good toughening effect on PPO / PA66 alloy，but would reduce the rigidity of materials．
按照一定的配方将物料在高速搅拌器中搅拌均匀， 在合适的温度下通过双螺杆挤出机熔融共混，造粒干 燥，用注塑机制备出标准样条进行各种性能的测试。 1. 4 测试与表征
拉伸强度： 按照 ISO 527-1 － 1996 测试； 弯曲性 能： 按照 ISO 178 － 2004 测试； Izod 缺口冲击强度： 按照 ISO 180 － 2000 测试； 热变形温度 （ HDT） ： ISO 75-2 － 2004。
弯曲强度 / MPa
78． 4 81. 7 82. 9 86. 3 88. 7 89. 5
弯曲模量 / MPa
2 462. 3 2 499. 5 2 601. 6 2 665. 8 2 689. 9 2 757. 4
缺口冲击 HDT
强度 / （1. 82 MPa）
kJ·m － 2
/℃
4. 75
170. 5
·36·
塑料工业 CHINA PLASTICS INDUSTＲY
第 42 卷第 10 期 2014 年 10 月
聚苯醚 /聚酰胺合金的增容及增韧改性研究
付杰辉1 ，陈晓东1，2 ，徐群杰1，* ，王尹杰1 ，王锡军2
（1． 上海电力学院 环境与化学工程学院，上海 200090； 2． 上海日之升新技术发展有限公司，上海 201109）
5. 32
160. 4
6. 41
145. 6
7. 68
112. 9
8. 07
101. 1
6. 42
91. 6
c － PPO / PA66 / PPO-g-MAH d － PPO / PA66 / PPO-g-MAH
质量比 40 /60 /8
质量比 40 /60 /10
图 2 不同含量增容剂的 PPO 与 PA66 共混物断面形貌 Fig 2 Morphology of PPO and PA66 blends with different
The Compatibilization and Toughening Modification of PPO / PA Alloy
FU Jie-hui1 ，CHEN Xiao-dong1，2 ，XU Qun-jie1 ，WANG Yin-jie1 ，WANG Xi-jun2
（1． College of Environmental and Chemical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China； 2． Shanghai Sunny New Technology Development Co． Ltd． ，Shanghai 201109，China）
30 /70
图 1 不同配比的 PPO 与 PA66 混合物断面形貌
Fig 1 Section morphology of different ratios of PPO and
PA66 mixture
如表 1 所示，随着 PPO 含量的增加，共混物热 变形温度随之提高，而随着 PA66 含量的增加，共混 物的强度和韧性有所提高。但是共混物的冲击强度很 低，这是聚苯醚与聚酰胺不相容的结果，是典型的脆 性材料［9］，不能 满 足 实 际 应 用 要 求。 因 此， 需 选 择 合适的增容剂、增韧剂对其进行改性［10］。 2. 2 相 容 剂 PPO-g-MAH 对 PPO / PA66 合 金 性 能 的 影响
70 /30 35. 4
63. 6 2 175. 4
2. 61
175. 7
60 /40 41. 3
68. 4 2 198. 5
2. 69
162. 8
50 /50 56. 8
71. 1 2 237. 6
2. 81
148. 5
40 /60 57. 5
73. 6 2 243. 0
2. 99
119. 9
30 /70 66. 0
PPO / PA66 拉伸强度 弯曲强度 弯曲模量 缺口冲击强度 HDT
质量比 / MPa
/ MPa
/ MPa
/ kJ·m －2 （1. 82 MPa） / ℃
摘要： 研究了马来酸酐接枝聚苯醚 （ PPO-g-MAH） 对 PPO / 尼龙 66 （ PA66） 合金的增容作用和苯乙烯 － 乙烯 / 丁
烯 － 苯乙烯 （ SEBS） 对 PPO / PA66 合金的增韧作用。扫描电镜的结果表明，PPO-g-MAH 可以很好地改善 PPO 与 PA66
之间的相容性，通过力学性能的表征也证明 PPO-g-MAH 对 PPO / PA66 合金有很好的增韧作用。SEBS 对 PPO / PA66 合
电热恒温干燥箱： OVEN-9，石家庄市冀生干燥 设备有限公司； 双螺杆挤出机： SHJ-36，南京诚盟化 工机械有限公 司； 注 塑 机： UN120SM，广 东 伊 之 密 精密 机 械 股 份 有 限 公 司； 万 能 电 子 拉 伸 试 验 机： CMT6104，深圳新三思集团公 司； 悬 臂 梁 冲 击 试 验
ratio of PPO-g-MAH
PPO / PPO-g拉伸强度
MAH / PA66 / MPa
质量比 70 /10 /30 60. 2 60 /10 /40 73. 6 50 /10 /50 75. 3 40 /10 /60 77. 5 30 /10 /70 77. 8 20 /10 /80 78. 4
但是聚苯醚是非结晶和非极性的而尼龙是结晶性和极性的树脂两者是完全不相容的两相体系两种不相容聚合物的简单共混物由于连续相与分散相之间的界面黏结强度弱导致在应力作用下裂纹快速引发和增长使其力学性能较差为了改善不相容聚合物的界面通常加入第三组分即增容剂并且未经改性的ppopa66合金其耐冲击性与拉伸性能较差因而pp0pa66合金需要增容增韧来改善其性能
增容增韧来改善其性能。为了得到综合性能优良的 PPO / PA66 合金必须在共混体系中加入合适的增容、 增韧剂［1 － 6］。
1 实验部分
1. 1 主要原材料 PPO： LXＲ045，特性黏数 0. 45 dL / g，蓝星化工
新材料股份有限公司； PA6神马公司； 苯乙烯 － 乙烯 / 丁烯 － 苯乙 烯 （ SEBS） ： YH-503，中国石化公司； PPO-g-MAH： 接枝率 1. 0% ～ 1. 2% ，自制。 1. 2 试验用主要仪器设备
PPO 与 PA66 合 金 中 多 采 用 高 分 子 反 应 性 增 容 剂，通过与共混物的极性官能团的反应，生成嵌段或 接枝共聚物，来实现增容作用的［11］。用作 PPO / PA66 合金的增容剂的嵌段或接枝共聚物分子中一般有如下 两部分结构特点，一端与 PPO 结构相同或相似，比 如 PPO 或聚苯乙烯 （ PS） 等，而另一端含有与 PA66 端基反应的基团，如酸酐、环氧基、羧酸、酰亚胺、 酚等［12］，本文选用马来酸酐接枝 PPO （ PPO-g-MAH） 作为增容剂对 PPO 与 PA66 共混物进行改性。
Keywords： PPO； PA66； Compatibilizer； Toughening； Modification
聚苯醚 （ PPO） 具有良好的机械性能以及极佳的 耐热性和耐低温性，优良的尺寸稳定性和较好的化学 稳定性，良 好 的 阻 燃 性、高 刚 性、高 热 变 形 温 度 （190 ℃ ） ，低吸水率和低线膨胀系数。其缺点在于熔 体黏度 高、流 动 性 差、加 工 成 型 困 难 等。而 尼 龙 （PA66） 具有机械强度高，加工容易等优点和材料尺 寸稳定性差，吸水率高等缺点。因此与聚苯醚有着很 好的优势互补性，这使得 PPO / PA66 合金成为综合性 能优异的合金材料，在机械、汽车、电气电子及家电 等领域有着广泛的应用。但是，聚苯醚是非结晶和非 极性的，而尼龙是结晶性和极性的树脂，两者是完全 不相容的两相体系，两种不相容聚合物的简单共混 物，由于连续相与分散相之间的界面黏结强度弱，导 致在应力作用下，裂纹快速引发和增长，使其力学性 能较差，为了改善不相容聚合物的界面，通常加入第 三组分即增容剂，并且未经改性的 PPO / PA66 合金其 耐冲击性与拉伸性能较差，因而 PPO / PA66 合金需要
金有很好的增韧效果，但会降低材料的刚性。
关键词： 聚苯醚； 尼龙 66； 增容剂； 增韧剂； 改性
DOI： 10. 3969 / j. issn. 1005 － 5770. 2014. 10. 010
中图分类号： TQ326. 53
文献标识码： B
文章编号： 1005 － 5770 （2014） 10 － 0036 － 04
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塑料工业
2014 年
a － PPO / PA66 / PPO-g-MAH b － PPO / PA66 / PPO-g-MAH
质量比 40 /60 /2
质量比 40 /60 /6
表 2 不同配比的 PPO / PPO-g-MAH / PA66 合金的力学性能 Tab 2 Mechanical properties of PPO / PA 66alloy with different
* 通讯作者 xuqunjie@ shiep. edu. cn 作者简介： 付杰辉，男，在读硕士，主要从事工程塑料改性方面的研究。fjh902@ 163. com
第 42 卷第 10 期
付杰辉，等： 聚苯醚 /聚酰胺合金的增容及增韧改性研究
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仪： XJV5. 5，承德市金建检测仪器有限公司； 热变 形温度测定仪： XWB-300A，承德市科承试验机有限 公司； 场 发 射 扫 描 电 子 显 微 镜： S-4800， HITACHI 公司。 1. 3 实验方法
74. 2 2 269. 6
3. 07
107. 1
20 /80 69. 3
78. 4 2 274. 8
3. 14
96. 6
a － PPO / PA66 质量比 60 /40
b － PPO / PA66 质量比 50 /50
c － PPO / PA66 质量比
d － PPO / PA66 质量比
40 /60
扫描电子显微镜 （ SEM） 观察： 将各个批次共 混物的样条放入液氮中淬断，对缺口冲击断面进行表 面喷金，用 HITACHI S-4800 型 扫 面 电 镜 观 察 断 面 形貌。
2 结果与讨论
2. 1 PPO 和 PA66 的不同配比对性能的影响 2. 1. 1 纯 PPO 与 PA66 混 合 物 冲 击 断 面 的 SEM 图 分析
从图 1 中可以看出，当 PPO / PA66 质量比为 60 / 40 时，有两个相互连续相交织缠绕，呈现双连续相 结构 （ 图 1a） ，这时虽然 PPO 含量高，成为一连续 相，但是 PA66 相在剪切拉伸过程中并未完全断裂形 成分 散 相，最 终 形 成 双 连 续 相 结 构。当 混 合 物 中 PA66 的含量大于等于 50% 时 （ 图 1b、c、d） ，混合 物呈现明显的单项连续结构，这时，PA66 相为连续 相，PPO 相为分散相，PPO 与 PA66 为明显的相分离 体系，两 相 不 相 容，表 面 能 较 高［7］，使 得 PPO 与 PA66 两相的界面清晰并且两相间存在空隙，形成了 材料的薄弱环节，与此同时由于分散相粒径大，粒径 分布宽，导致材料的物理机械性能较差。由此可知， 简单的机械混合只能得到宏观相分离的脆性材料［8］， 因此，在 PPO / PA66 合金体系中使用增容剂是必不可 少的。 2. 1. 2 不同配比的 PPO 与 PA66 混合对力学性能的 影响
Abstract： The compatibilization of both PPO-g-MAH and the toughening effect of SEBS on PPO / PA66 alloy were studied． SEM showed that the PPO-g-MAH can well improve the compatibility between PPO and PA66，the characterization of mechanical properties showed that PPO-g-MAH had good compatibilization on PPO / PA66 alloy． SEBS had good toughening effect on PPO / PA66 alloy，but would reduce the rigidity of materials．
按照一定的配方将物料在高速搅拌器中搅拌均匀， 在合适的温度下通过双螺杆挤出机熔融共混，造粒干 燥，用注塑机制备出标准样条进行各种性能的测试。 1. 4 测试与表征
拉伸强度： 按照 ISO 527-1 － 1996 测试； 弯曲性 能： 按照 ISO 178 － 2004 测试； Izod 缺口冲击强度： 按照 ISO 180 － 2000 测试； 热变形温度 （ HDT） ： ISO 75-2 － 2004。
弯曲强度 / MPa
78． 4 81. 7 82. 9 86. 3 88. 7 89. 5
弯曲模量 / MPa
2 462. 3 2 499. 5 2 601. 6 2 665. 8 2 689. 9 2 757. 4
缺口冲击 HDT
强度 / （1. 82 MPa）
kJ·m － 2
/℃
4. 75
170. 5
·36·
塑料工业 CHINA PLASTICS INDUSTＲY
第 42 卷第 10 期 2014 年 10 月
聚苯醚 /聚酰胺合金的增容及增韧改性研究
付杰辉1 ，陈晓东1，2 ，徐群杰1，* ，王尹杰1 ，王锡军2
（1． 上海电力学院 环境与化学工程学院，上海 200090； 2． 上海日之升新技术发展有限公司，上海 201109）
5. 32
160. 4
6. 41
145. 6
7. 68
112. 9
8. 07
101. 1
6. 42
91. 6
c － PPO / PA66 / PPO-g-MAH d － PPO / PA66 / PPO-g-MAH
质量比 40 /60 /8
质量比 40 /60 /10
图 2 不同含量增容剂的 PPO 与 PA66 共混物断面形貌 Fig 2 Morphology of PPO and PA66 blends with different
The Compatibilization and Toughening Modification of PPO / PA Alloy
FU Jie-hui1 ，CHEN Xiao-dong1，2 ，XU Qun-jie1 ，WANG Yin-jie1 ，WANG Xi-jun2
（1． College of Environmental and Chemical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China； 2． Shanghai Sunny New Technology Development Co． Ltd． ，Shanghai 201109，China）
30 /70
图 1 不同配比的 PPO 与 PA66 混合物断面形貌
Fig 1 Section morphology of different ratios of PPO and
PA66 mixture
如表 1 所示，随着 PPO 含量的增加，共混物热 变形温度随之提高，而随着 PA66 含量的增加，共混 物的强度和韧性有所提高。但是共混物的冲击强度很 低，这是聚苯醚与聚酰胺不相容的结果，是典型的脆 性材料［9］，不能 满 足 实 际 应 用 要 求。 因 此， 需 选 择 合适的增容剂、增韧剂对其进行改性［10］。 2. 2 相 容 剂 PPO-g-MAH 对 PPO / PA66 合 金 性 能 的 影响
70 /30 35. 4
63. 6 2 175. 4
2. 61
175. 7
60 /40 41. 3
68. 4 2 198. 5
2. 69
162. 8
50 /50 56. 8
71. 1 2 237. 6
2. 81
148. 5
40 /60 57. 5
73. 6 2 243. 0
2. 99
119. 9
30 /70 66. 0