poe-g-gma的制备及其增容pp-pa6共混物的性能研究毕业.doc

湖北工程学院化学与材料科学学院本科毕业论文 目 录摘要II关键词IIAbstractIIIKey wordsIII1.文献综述11.1 PP的简介11.2 PP的改性研究进展11.3 PA6的简介及应用21.4 PP/PA6共混物的研究进展31.5 POE-g-GMA的应用41.6本课题研究的主要目的以及意义62实验62.1主要原料62.2主要仪器和设备72.3试样制备72.4测试与表征83.结果与讨论103.1 POE-g-GMA及纯POE的红外分析：103.2接枝率的测定分析：113.3 PP/PA6共混物力学性能分析：123.4 POE-g-GMA接枝PP/PA6共混物力学性能分析：143.5 PP/PA6共混物及PP/PA6/POE-g-GMA共混物力学性能比较164 结论17参考文献18致谢20POE-g-GMA的制备及其增容PP/PA6共混物的性能研究摘要：采用熔融法制备乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)。利用红外光谱法和化学滴定法对接枝物进行结构表征及接枝率的测定。并将POE-g-GMA作为相容剂对PP/PA6共混物的力学性能的影响进行研究。研究结果表明：在PP/PA6共混物中加入适量的PA6可以提高PP的拉伸强度，当在PP/PA6共混体系中加入相容剂POE-g-GMA，不仅能够改善PP/PA6共混物的相容性，而且能够使PP/PA6共混物在保持较高拉伸强度和弹性模量的同时，大幅度地提高共混物的缺口冲击度和断裂伸长率，与纯PP相比提高幅度显著增大。关键词：乙烯-辛烯共聚物；甲基丙烯酸缩水甘油酯；熔融接枝；化学滴定法；力学性能Preparation of POE-g-GMA and Its Application Study on Toughening PP/PA6composite membranesAbstract: The copolymer of GMA grafting POE was prepared by melting process in a co-rotating twin-screw extruder.The character and graft yield of the copolymer were studied by FTIR and titration. polyanide6 blends were studied. And the effect of mechanical properties of POE-g-GMA as a compatibility agent on PP/PA6 blends was studied. Research results showed that the addition of appropriate amount of PA6 in the blends of PP/PA6 can improve the tensile strength of PP, when the addition of the compatibility POE-g-GMA in PP/PA6 blend system, not only can improve the compatibility of PP/PA6 blends, and can make the PP/PA6 blends while keeping high tensile strength and modulus of elasticity at the same time, greatly improve the notched impact and the elongation at break of the blends, compared with pure PP improve significantly increased. Key words: ethylene/octane copolymer；glycidyl methacrylate；melt grafting；chemical titration；structure proper；211.文献综述1.1 PP的简介聚丙烯英文名称：Polypropylene，简称：PP，俗称：百折胶。聚丙烯是聚-烯烃的代表，由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，其单体是丙烯CH2=CHCH3。在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材、家具等方面具有广泛的应用，聚丙烯是一种性能优异的聚烯烃材料，自1957年由意大利的Montecatini公司实现工业化以来，它是五大通用热塑性树脂中发展历史最短、增长最快的品种。聚丙烯之所以能获得如此迅速的发展，有以下几个方面的原因：（1）综合性能优良，性能范围宽；（2）无毒害、易回收，具有环保优势；（3）丙烯原料来源丰富、广泛；（4）生产能耗低，低于任何一种树脂品种，污染少；（5）生产工艺简单、经济，且具有多方面的适应性（可以市场要求生产不同性能、牌号的产品）。聚丙烯也存在低温脆性、机械强度和硬度较低、成型收缩率大、易老化耐温性差等缺点，这大大限制了PP的推广和使用。随着工艺的改进和新型催化剂的开发，市场上出现了全新的PP新品种。与传统PP相比，它们在抗冲性、刚性、透明性、光泽、阻隔性等方面的优势，不仅在传统PP领域发挥作用，而且也向汽车、机械、运输、工程等领域渗透1。1.2 PP的改性研究进展目前，无论国内外关于PP共混改性的研究都已非常活跃。但是理论性的突破仍是未解之谜，国内与国外相比，还有一段相当的距离，因此，针对PP不同性能需求对PP进行必要的改性，PP的改性技术一般有以下几种方法：接枝和交联改性，填充改性，共混改性，阻燃改性，抗老化改性，改变晶型等2。为此，从七十年代中期以来，国内外许多学者对PP的改性进行了大量的研究，特别是近年来，随着汽车、家电等行业对各种专用料的需求不断增长，PP的改性研究更为活跃。PP的生产及应用近年来发展十分迅速，其市场竞争也日趋激烈。国际市场的竞争对国内市场也产生相当大的影响，对于这种影响，我们应积极响应并采取相应的对策，提高国内的生产能力并扩大市场应用，使国内PP的生产与应用紧随世界发展潮流。PP的改性技术已成为使其工程化、功能化和精细化的重要手段。从近年的发展看，PP的改性技术的发展主要集中于以下两点：（1）相容剂技术是目前塑料合金开发研究的核心。由于几乎所有常见大品种树脂与PP均不相容，因此，适于制备PP合金的界面相容剂的开发是PP高性能化的重要途径。目前开发的热点是用马来酸酐和丙烯酸接PP，接枝赋予PP极性后便可与聚合物共混制成各种合金。如Shell公司开发的马来酸酐改性热塑弹性体（TPE）相容剂已成功用于制备PA/PP合金，这种合金具有PA的耐热性和耐化学药品性，并同时具有PP的吸湿性和低成本性。（2）各种改性技术的复合化单纯的填充、共混、接枝等改性技术往往在提高单项性能的同时，会导致其他性能的大幅度下降，因此，各种改性技术的复合化已成为新的研究热点。PP/GF/Rubber体系便是成功的一例。普通玻纤增强PP虽然具有很高的刚性、硬度和拉伸强度，但冲击强度很低，加入弹性体并同时加入交联剂，结果达到了增强/增韧互穿聚合物网络动态交联技术的协同作用，实现了刚性和韧性的最佳匹配。1.3 PA6的简介及应用PA6又名尼龙6，是半透明或不透明乳白色粒子，化学稳定性好，具有热塑性、轻质、韧性好和耐磨性好等特性，广泛应用于工程领域。PA6是极性聚合物，具有良好综合性能，如冲击强度和拉伸强度高，尼龙6是工程塑料3中开发最早的品种，也是目前聚肽胺塑料中产量最大的品种之一。尼龙6本身具有耐磨、耐油、润滑、绝缘、力学性能优良、抗震吸音、耐弱酸碱等优良的加工性能4，但普通尼龙6也存在着干态和低温冲击强度低的缺陷，使其应用受到一定的限制，不能满足汽车、电子、机械等行业对材料高韧性的需求。国内外通过多种方法对普通尼龙6进行增韧改性，增韧后的尼龙6广泛应用于交通、电子电器、消费品、机械工业和其他行业。尼龙作为假韧性塑料，本身韧性较好，但是对缺口冲击性较敏感，为了改善其缺口冲击韧性，加入弹性体是一种简便有效的方法。通常采用聚烯烃弹性体增韧方法制备高韧性尼龙6，也是目前增韧尼龙6的最主要开发方向。为了获得较高的韧性，必须选择适当的弹性体，适宜的相容剂及用量、冲击改性剂用量等。无机非弹性体增韧尼龙6具有较好的刚性、韧性平衡，其发展前景好。随着汽车、电子电器、机械等行业的发展，高韧性、高强度、多功能的尼龙6应用范围会越来越广，需求量将会继续增大。目前，PA6工程塑料被广泛用于汽车工业、机械工业、电子电气、日用产品及化工建材业等方面。在国外，PA6的开发和应用发展迅速，产品品种牌号多，在国民经济中占有越来越重要的地位，汽车塑料化已成为汽车工业发展水平的标志之一。在国内，PA6工程塑料消耗量相对较少，国产产品仅为总消耗量的8%左右，生产能力的缺口相当大。随着国内PA6生产能力的提高及我国汽车、机械、电子电气工业的发展，开发和生产具有特殊性能、能满足市场需求的PA6工程塑料产品成为市场的热点。1.4 PP/PA6共混物的研究进展PP具有强度高、密度小、耐热性好、易加工及廉价等优点，但是由于聚丙烯的线性链结构，表面活化能低，导致其亲水性、抗静电性、染色性、印刷性以及与极性材料的相容性差，这些缺点限制了PP在许多领域的应用，为了长期使用并扩大应用范围，须对聚丙烯塑料进行改性聚丙烯的改性，根据其结构分化学改性和物理改性5。PA6具有较高的强度、耐磨性和抗疲劳性，抗冲击性能较好，广泛应用于工程领域6。尼龙6是PA中最坚韧的一种，它具有弹性好、冲击和拉伸强度高、耐磨和加工流动性好等优点，但是吸水性大、吸水后冲击强度和弹性模量下降、形状和尺寸稳定性变差等缺点。PP是非极性聚合物，有优良的综合性能，是应用广泛的通用塑料之一，但是有较大的球晶，球晶界面易出现晶界缺陷和裂纹，低温容易脆裂，成型收缩率大等缺点。然而PA6是极性聚合物，具有良好综合性能，但是由于PA6吸水率大，影响制品的尺寸稳定性和电性能。近几年来，通用塑料工程化是聚合物改性的一大研究热点，PP/PA6共混体系正是其中的研究热点之一7。所以我们将适量的PP和PA6共混克服它们固有的缺点，性能上取长补短,拓宽PP的应用领域。因此，对于PP与PA6共混8，人们进行了大量的研究9。但PP是一个非极性的高聚物，在大分子链上无可反应的基团，其溶解度参数为8.2-9.2，而PA6大分子链节中含有酰胺基团，是一个极性很强的聚合物，其溶解度参数达12.7，因此，PP与PA6是严格的不相容体系。目前，研究较多的是向PP/PA6共混体系中加入增容剂10，增容剂能与PA6在共混过程中就地生成具有增容作用的共聚物，实现PP与PA6相容性共混11。但其共混体系的性能受很多因素的影响。对于PA6增容改性12方面，国内外进行了大量研究，常用增容剂的研究已经比较成熟且得到了较好的效果。目前解决相容性的主要方法还是加人带反应性官能团的增容剂与PA6和PP共混，使增容剂与PA6在共混过程中生成具有增容作用的共聚物，实现PA6与PP相容性共混，进而影响PP/PA6共混物的微观结构和性能。原位增容PP/PA6共混物因工艺简单，成本低，受到了关注，但其容易导致PP的降解，采用合适的工艺路线减少PP的降解而又能保证增容效果是原位增容PP/PA6共混物的研究方向。对于PP/PA6共混物的研究大多局限于二元体系上，工业技术期待能够研制PP/PA6与无机填料或其它物质复合的多元共混体系，使复合材料具有更加优异的性能，以便PP/PA6共混物应用更加广泛。早期的研究者认为，共混过程中增容剂发生了迁移，分布到了PP和PA6两相界面上，减小了两相界面张力，产生了一种强的物理相互作用，与液-液不相容体系的乳化机制相似。后来研究者发现，增容剂能与PA6反应生成新的共聚物，正是该共聚物对PP/PA6起实质性的增容作用，即通过相间的化学反应，产生类似于聚合物-玻纤或矿物填料的偶联机制，增容剂可视为一种聚合物化学偶联剂。已研究的增容剂主要是一些含有羧基、羟基、环氧基和酯基等的共聚物13。这些共聚物都含有能与PA6中的氨基发生化学反应的极性基团，共混过程中形成的接枝共聚物与PP和PA6都有良好的相容性14，由此改善了两相间的表面性质，提高了相界面粘结，以改善两者的相容性。1.5 POE-g-GMA的应用 聚烯烃弹性体(POE)15是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂开发成功的具有窄相对分子质量分布和窄共聚单体分布,结构可控的新型热塑性聚烯烃弹性体16，其辛烯含量为20%-30%，POE主链是饱和的，具有优异的耐老化和耐紫外线性能，且密度较低，相对分子质量分布非常窄，有一定的结晶度。其结构中结晶的聚乙烯(PE)存在于无定形共聚单体侧链中，结晶的PE链节作为物理交联点承受载荷，非晶态的乙烯和辛烯长链提供弹性，这种特殊的形态结构使得POE具有特殊的性能和广泛的用途。POE既可用作橡胶，又可用作热塑性塑料，还可用作塑料的抗冲击改性剂。主要应用领域是电线电缆、汽车部件、织物涂层、增韧剂等。POE具有优异的力学性能、流变性能和耐紫外光性能；此外，还具有与聚烯烃亲和性好、低温韧性好、稳定性、抗老化性、性能价格比高等优点，POE可作为聚丙烯，聚碳酸醋(PC)和高密度聚乙烯(HDPE)良好的改性剂17，因而被广泛应用于塑料改性18，但是POE的非极性限制了它的进一步应用。对POE进行反应接枝改性19，可以改善它与极性高聚物的界面亲和性，接枝改性产物具有很好的增容效果，大大拓宽POE的使用领域，另外增加对POE接枝改性以及与POE形成共聚物的研究，进一步提高POE与塑料基体之间的相容性，可以扩大其在塑料领域中的应用。随着改性技术的发展，单纯的共混、接枝、加入增容剂等改性技术呈现了一定的局限性，单项性能的提高通常会导致其它性能的降低，因此将各种改性技术复合，从而制备出综合性能优异的材料是研究的热点。相信随着广大科研人员的研究和开发，POE将在更广阔的领域中得到应用。POE与塑料共混可以在较低的含量下达到脆-韧转变，减少共混体系强度和弹性模量的损失，随着研究的深入和工业化的发展，POE在塑料改性中的应用将会越来越广。GMA几乎无毒且沸点较高，其分子中含有双键、羰基和环氧基，是常用的接枝单体，其接枝产物在工程塑料的共混改性中发挥了MAH接枝产物所不能取代的重要作用。蔡洪光等20采用熔融接枝法制备了POE-g-GMA，研究结果表明：随着GMA用量的增加，POE-g-GMA的接枝率逐渐提高，熔体流动速率逐渐下降；随着引发剂用量的增加，接枝率也随之提高；同时随着反应温度和反应时间的变化，接枝率随之变化。将POE-g-GMA作为增韧剂，分别加入到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PBT中，可以显著提高这两种材料的韧性，得到“超韧”共混物；郭建兵等21的研究表明，随着POE-g-GMA含量的增加，POE-g-GMA在PBT基体中的尺寸更小，PBT的结晶度逐渐降低。同样有研究表明，POE-g-GMA与PP/APP(多磷酸铵)共混后，无论在高温还是低温状态下，混合物的韧性都得到提高，且POE-g-GMA的加入提高了PP/APP的结晶速率，降低了其结晶温度及最终结晶度。相信随着广大科研人员的研究和开发，POE-g-GMA将在更广阔的领域中得到应用。1.6本课题研究的主要目的以及意义通过高分子物的共混可以改变高分子物的物理机械性能、改善加工性能、降低成本和扩大使用范围的作用。由于非极性的聚丙烯与极性的聚酰胺的相容性差，采用简单共混制备的共混物会产生明显的分相共混物性能劣化，失去使用价值。本课题采用熔融接枝的方法制备乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，将其作为PP/PA6共混物体系的相容剂22，并探讨其增容机理，研究POE-g-GMA对PP/PA6共混物力学性能的影响，通过对POE-g-GMA的制备及其增容PP/PA6共混物的力学性能进行分析，来探讨POE-g-GMA作为PP/PA6共混物的相容剂能显著提高共混物的力学性能。2实验2.1主要原料名称级别生产厂家POE工业用料美国DOW公司二甲苯分析纯武汉华飞试剂厂丙酮分析纯国药集团化学试剂有限公司甲醇分析纯国药集团化学试剂有限公司氢氧化钾分析纯国药集团化学试剂有限公司PA6工业用料集盛企业股份有限公司PP工业用料武汉石油化工有限公司过氧化二异丙苯化学纯国药集团化学试剂有限公司苯乙烯分析纯天津市大茂化学试剂厂乙醇化学纯国药集团化学试剂有限公司甲基丙烯酸缩水甘油酯分析纯梯希爱化成工业发展有限公司酚酞分析纯沈阳市试剂厂盐酸分析纯武汉市化学试剂厂甲苯分析纯武汉市江北化学试剂有限责任公司无水乙醇分析纯天津市津东天正化学试剂厂2.2主要仪器和设备名称型号生产厂家密炼机SU-70常州溯源橡塑科技有限公司平板硫化机30T青岛金港机械有限公司万能试验机AG-IC日本岛津简支梁冲击试验机XJJ-50承德大华试验机有限公司电热恒温鼓风干燥箱DNG-9240上海精密实验设备有限公司电子天平BS124S北京赛多利斯仪器系统有限公司智能型傅立叶红外光谱仪Nicolet380美国热电尼高力公司分析天平Model BS110S型北京赛多利斯天平有限公司2.3试样制备2.3.1 POE-g-GMA的制备将POE、GMA 、St和DCP按表1所示含量配比并混合均匀，温度控制在180，转速为30r/min，在密炼机上混炼5min左右，然后将POE-g-GMA接枝物取出，切碎成颗粒待用。表1 POE、GMA St和DCP配比含量POE（g）GMA（g）St（g）DCP（g）502.5 2.50.12.3.2 POE-g-GMA的纯化在80条件下将接枝物POE-g-GMA用二甲苯完全溶解，加热回流4h，然后趁热把丙酮倒入溶液并用布氏漏斗减压抽滤，目的是除去没有参加反应的GMA以及进行均聚的GMA等杂质，把沉淀物取出来放在丙酮里抽提2h，重复以上操作2次，充分地提纯接枝物POE-g-GMA,最后把接枝物溶解于二甲苯，再次用丙酮萃取来提纯。然后80条件下在电热恒温鼓风干燥箱中烘12小时。2.3.3 PP/PA6共混物的制备预先将PA6在80下真空干燥至少8h，然后与一定量PP混合，然后在240下分别熔融共混。制备标准试样用于拉伸和抗冲击等力学性能的测试。表2 PP/PA6配比含量实验号PP含量（g）PA6含量（g）110002955390104851558020675252.3.4 POE-g-GMA接枝PP/PA6共混物的制备通过分析将2.3.3制备出的PP/PA6共混物性能最差的一组进行接枝，通过分析得PP含量为90g，PA6含量为10g这一组性能最差，按表3所示量配比。然后在240下分别熔融共混，制备标准试样用于力学性能的测试。表3 POE-g-GMA/PP/PA6配比含量实验号PP含量（g）PA6含量（g）POE-g-GMA含量（g）190100288.29.82386.49.64482.89.28575.68.416661.26.8322.4测试与表征将纯化后的POE-g-GMA，及纯POE在190下热压制成薄膜，用傅里叶红外光谱仪对其进行表征。并用POE做空白对照。2.4.1 用化学滴定法测定接枝物的接枝率（1）称取0.5g纯化后的POE-g-GMA置于锥形瓶中，将其溶于70 ml甲苯中，待样品充分溶解后，用移液管移取适量的KOH-乙醇标准溶液，在80水溶液中回流30min，稍冷后一边充分摇动锥形瓶一边加入适量的0.1mol/L的HCl-异丙醇溶液，以酚酞为指示剂，趁热用0.1mol/L KOH-乙醇溶液滴定至终点，同时做空白试验，方法是在不加接枝物用酚酞作指示剂时，记录数据并计算接枝率23。 接枝率：按下式计算： (1) 式中：C为KOH-乙醇标准溶液的浓度(mol/L)；V0为空白滴定消耗的标准溶 液体积(ml)；V1为滴定消耗的标准溶液体积(ml)；142.15为GMA的相对分了质量；m为纯化样品的质量(g)。（2）接枝率的测定原理：采用酸碱滴定法，通过测定样品的酸值来计算接枝率。将POE-g-GMA溶于甲苯中，待其完全溶解后，加入KOH-乙醇标准溶液，目的是使酸酐和碱充分反应，然后向体系中加入过量的HCl-异丙醇溶液，以酚酞为指示剂，用碱滴定至终点。2.4.2 PP/PA6共混物及PP/PA6/POE-g-GMA力学性能测定（1）取下PP/PA6的复合膜，按标准用切刀将样品切成哑铃状，用游标卡尺分别测出样条宽度和厚度（单位mm），然后在万能试验机上进行拉力测试，拉伸速度20mm/min。按照要求分别记下最大值应力，弹性模量，行程。根据国标（GB/T 1040-92），拉伸强度按下式计算：（其中d为样品的厚度，b为样品宽度，单位mm。L-L0为断裂时的行程，=25mm为原始长度。）拉伸强度： (2)断裂伸长率 (3)（2）缺口冲击性能的测试：简支梁缺口冲击强度按GB/T 1043.1-2008测试。冲击强度按下式计算： (4)式中：Akv为度盘上读出的冲击样品所消耗的功，单位：焦耳 b为样品宽度，单位mm d为样品的厚度，单位mm3.结果与讨论3.1 POE-g-GMA及纯POE的红外分析：图1（a）POE 和（b）POE-g-GMA的红外光谱图 图1 POE和POE-g-GMA光谱图中在2197 cm-1和2849cm-1处出现了-CH3吸收峰，在1465 cm-1和719 cm-1处出现了-CH=CH2吸收峰，而POE-g-GMA在1725 cm-1处出现了C=O的明显吸收峰，而POE中并没有出现此峰。 与纯的光谱图对比后可知，提纯后的接枝物在1725cm-1处之所以出现了C=O的明显的吸收峰，纯POE中并无以上特征吸收峰，这是GMA分子中羰基伸缩振动峰，说明GMA已接枝到POE的分子链上。3.2接枝率的测定分析：表4 通过化学滴定可知：V0 (mL)V1 (mL)C (mol/L)m (g)72.271.90.10.5由接枝率公式可算出：即用化学滴定法所测的接枝物的接枝率为0.85%。据相关的文献24用化学滴定法所测的接枝物的接枝率存在一定的误差可能是由于以下两点原因25：（1）由于滴定是趁热的情况下完成的，在滴定的过程中温度一直在下降，而高温使指示剂的变色范围移至较低的pH值，低温又移至较高的pH值。（2）滴定过程中可能产生了絮状沉淀物（肉眼不一定看得见）以至于有色指示剂和NaOH被沉淀物包裹而导致颜色变化不明显。3.3 PP/PA6共混物力学性能分析：图1是PA6用量对PP/PA6共混物拉伸强度和断裂伸长率的影响，从图1中可以看出，随PA6含量的增加，PP/PA6复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都呈降低趋势，但拉伸强度的降低幅度不大，而断裂伸长率的降低幅度较为明显，在PA6含量为10wt.%时，拉伸强度达到最大；当PA6用量进一步增加时，复合材料的拉伸强度呈下降趋势。然而随PA6含量的增加，PP/PA6复合材料的断裂伸长率明显降低，当PA6的含量小于5wt.%时，降低幅度比较大，当PA6的含量大于5wt.%时，PP/PA6复合材料的断裂伸长率仍呈下降趋势，但幅度不大，当PA6的含量为20wt.%时，断裂伸长率降到最低，之后缓慢上升。这是因为当PA6用量较少时，PP是连续相，PA6是分散相，少量的PA6可作为增强材料加入到PP中，起到增强剂的作用；而当PA6用量较多时，由于PP为非极性聚合物，PA6为极性聚合物，二者是不相容体系，所以不能形成均一的连续相，固使得体系性能下降。图1 PP/PA6共混物的拉伸强度和断裂伸长率曲线图2 PP/PA6共混物缺口冲击强度曲线 图2是PA6用量对PP/PA6共混物的缺口冲击强度的曲线。由图2可知随着PA6含量的增加，PP/PA6共混物的缺口冲击强度呈下降趋势且降幅较大，当PA6的含量达到10wt.%时，PP/PA6共混物的缺口冲击强度降到最低，之后随着PA6含量的增加，PP/PA6共混物的缺口冲击强度也随着缓慢增加，当PA6的含量达到15wt.%时，PP/PA6共混物的缺口冲击强度又随着PA6含量的增加呈下降趋势但幅度不大。由图可以看出，PP/PA6共混物的缺口冲击强度随着PA6含量的增加先逐渐降低然后缓慢增加26又降低这样一个趋势。这主要是因为PP/PA6为典型的不相容体系，两相间界面张力大，界面黏结力弱；另外PA6的韧性和强度都很高，PA6用量的增加可以提高改性PP的韧性和强度。但由于尼龙是极性聚合物而PP是非极性聚合物, 所以随着尼龙用量的增加, 两相相容性变差, 改性PP的各项性能又出现下滑，PA6的最佳含量为15wt.%。3.4 POE-g-GMA接枝PP/PA6共混物力学性能分析：图3 PP/PA6/POE-g-GMA共混物的拉伸强度和断裂伸长率曲线图3 是POE-g-GMA的用量对PP/PA6拉伸强度和断裂伸长率的影响，从图3中可以看出，当加入POE-g-GMA后，PP/PA6共混物的拉伸强度和断裂伸长率均有所提高，当POE-g-GMA的添加量为2wt.%时，PP/PA6/POE-g-GMA共混物的拉伸强度达到最大，随后拉伸强度便下降，而且幅度较大，当POE-g-GMA的添加量为8wt.%时，共混物的断裂伸长率显著提高，然而复合材料的拉仲强度仍呈下降趋势，但增幅不大。这是因为POE与聚烯烃具有良好的相容性，并且极性官能团酸酐基与PA6末端的氨基在熔融共混时实现了反应性增容。相容剂用量超过8wt.%以后,拉伸强度反而下降, 这是因为POE-g-GMA虽然它能起到对PP与PA6的增容作用，但是用量过多使共混物的结构界面层发生变化,严重破坏了PP和PA6的结晶,而使共混物的力学性能下降，由于PP/PA6共混时相互排斥，难以互容。加POE-g-GMA使得两个不相容聚合物通过亲和力取得协同效应，增加了相容性，所以混合的更均匀，从而改善共混物各方面的性能。图4 PP/PA6/POE-g-GMA共混物的缺口冲击强度曲线图4是POE-g-GMA的用量对PP/PA6的冲击强度的影响，随着POE-g-GMA的用量的增加，PP/PA6/POE-g-GMA的冲击强度基本上呈先增大后降低的趋势，当POE-g-GMA的质量分数为2%时出现拐点，呈上升趋势，当POE-g-GMA的质量分数在2wt.%-8wt.%期间时，增幅不明显，当POE-g-GMA的质量分数在8wt.%-16wt.%期间时，增幅明显，而且当POE-g-GMA的质量分数在16wt.%时，PP/PA6/POE-g-GMA体系的冲击强度达到最大，当POE-g-GMA的质量分数大于16wt.%时，PP/PA6/POE-g-GMA体系的冲击强度又出现下降趋势。这是因为，随着POE-g-GMA含量的增加，共混物的缺口冲击强度先增大后降低，这是由于弹性体本身具有较好的弹性，加入量少时，能够较好的分散于树脂基体中，起到吸收外力并产生屈服的作用，呈现明显的“弹性体增韧树脂”特征；但是弹性体质量分数超过16wt.之后，由于其已不能够很好的分散于基体树脂中或是分散相尺寸较大，更容易引发应力集中，造成共混物冲击强度的下降。对POE-g-GMA增韧PP/PA6合金而言，冲击强度随接枝物含量增多而增加，原因是POE经接枝改性，其分子链上含有更多能够与PA6端氨基和端羧基反应的官能团，提升了PA6与POE之间相容性，二者界面作用增强，能够有效地传递外力作用，使弹性体的增韧作用更好的表现出来，冲击强度提高。3.5 PP/PA6共混物及PP/PA6/POE-g-GMA共混物力学性能比较在PP/PA6中加人反应增容剂POE-g-GMA后，随POE-g-GMA含量的增加，PP/PA6/POE-g-GMA复合材料的拉伸强度和冲击强度先增加然后略有降低。当POE-g-GMA含量为8wt.%时，复合材料的拉伸强度为18.5MPa，比纯PP相比均有增加，而冲击强度为2.8kJ/m2，比纯PP相比均有增加,复合材料的综合力学性能较好。这主要是因为接枝物POE-g-GMA中的PP基团与PP基体相容，而GMA基团可与PA6中端基反应形成共聚物存在于两相界面，使界面黏结力增加，两相间张力减小，界面黏结力提高。 在PP/PA6/POE-g-GMA共混体系中，POE-g-GMA的含量对共混物的宏观性能有着重大的影响。固定PA6的含量为10wt.%，通过改变POE-g-GMA的含量对共混物体系的影响，结果见图3、4，从图中可以看出，随着POE-g-GMA的含量的增加，共混物的缺口冲击强度和断裂伸长率呈线性递增，拉伸强度逐渐下降，这说明POE-g-GMA不仅起着增容剂的作用，而且还起着增韧剂的作用，由此可见，在POE-g-GMA的含量为8wt.%时，POE-g-GMA/PP/PA6共混物具有良好的综合性能。图3、4表示接枝产物POE-g-GMA含量对PP/PA6/POE-g-GMA共混材料力学性能的影响。从中可见，随共混物中POE-g-GMA含量的增加，混材料的缺口冲击强度和断裂伸长率显著提高，而拉伸强度却有一定的下降，当POE-g-GMA用量为16wt.%时，共混材料缺口冲击强度提高到PP/PA6共混物的3倍左右，增韧效果较为显著。这种现象符合一般弹性体增韧聚合物共混物的规律。通过对比POE-g-GMA对PP/PA6共混体系宏观力学性能的影响，并与纯PP、PP/PA6共混物的力学性能进行比较可知， POE-g-GMA能明显改善PP/PA6共混体系的相容性，这是因为POE与聚烯烃具有良好的相容性，并且极性官能团酸酐基与PA6末端的氨基在熔融共混时实现了反应性增容。4 结论（1）通过红外光谱的表征，与纯POE的光谱图相比，提纯后的POE-g-GMA接枝物在1725cm-1处出现了明显的吸收峰，这是GMA分子中羰基伸缩振动峰，说明GMA已经接枝到了POE的分子链上。（2）在PP/ PA6体系中加入PA6，PA6的加入可以提高PP的拉伸强度，当PA6用量为10wt.%时，其增强效果最好。（3）在PP/PA6复合材料中，加人增容剂后，复合材料的综合性能有所提高;当增容剂用量为8wt.%，PA6用量为10wt.%时，复合材料的综合性能较好。PP/PA6共混体系是不相容体系，相容剂的加人有利于提高二者的相容性。POE-g-GMA是PP/PA6的有效相容剂，能显著提高共混物的力学性能。参考文献1 赵敏, 等. 改性聚丙烯新材料M. 北京: 化学工业出版社. 2005.2 窦强, 李春成, 任巨光. 聚丙烯固相接枝改性进展J. 中国塑料, 1995, 9 (5): 7-11.3 张从容. 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