增容Nylon 6-ABS合金的結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、聚合物的共混改性對于獲得綜合性能較為理想的聚合物材料，提高其使用性能，改善其加工性能，滿足某種特殊的需要，降低生產(chǎn)成本，均具有非常重要的意義。尼龍6(Nylon 6)與核．殼結(jié)構(gòu)的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合金化，既可保持原有聚合物的優(yōu)良性能，又改進各自聚合物性能的不足，兼具優(yōu)良的強度和韌性，是一種新型的高性能共混物。Nylon 6/ABS共混物的結(jié)構(gòu)與形態(tài)很大程度上依賴于加工制備過程中的反應(yīng)增容行為，研究其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能

2、關(guān)系及變形斷裂機制，對于調(diào)控和優(yōu)化材料性能具有重要理論價值和應(yīng)用指導(dǎo)意義。 本文通過對苯乙烯一馬來酸酐共聚物(SMA)增容的Nylon 6/ABS共混物結(jié)構(gòu)、形態(tài)、結(jié)晶及熔融行為、斷口形貌、力學(xué)性能及增韌機理的系統(tǒng)研究，對不同組成的Nylon 6/ABS/SMA共混物變形與斷裂行為進行了深入探討，力求闡明各種影響因素，并試圖提出界面粘接與增韌機理關(guān)系的新見解。論文研究取得以下主要結(jié)果： 首先利用雙螺桿擠出共混方法制備了S

3、MA增容的Nylon 6/ABS共混物。選擇SMA作為Nylon 6/ABS共混物的增容劑是因為一方面SMA可與ABS的SAN殼相容，另一方面SMA的馬來酸酐官能團可與Nylon 6發(fā)生反應(yīng)。通過傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、差示掃描量熱儀(DSC)、透射電子顯微鏡(TEM)、Hakke流變儀以及Molau測試等手段對共混體系的化學(xué)結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、流變行為、力學(xué)性能和結(jié)晶、熔融行為等進行了表征。結(jié)果證實，該體系發(fā)生了SMA與Nylon

4、6的原位增容反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物對合金體系的相容性和力學(xué)性能均有明顯影響，合金體系組分之間的相容性得到明顯改善，力學(xué)性能得到較大程度的提高。制備了Nylon 6/ABS/SMA/有機蒙脫土(OMMT)共混物，發(fā)現(xiàn)OMMT可有效地改善共混物的加工性能，顯著地提高共混物的拉伸強度、彎曲強度及彎曲模量，當OMMT含量低于2 phr時共混物缺口沖擊強度仍能維持在超韌水平。 對Nylon 6/ABS/SMA及Nylon 6/ABS/SMA/O

5、MMT共混物拉伸與沖擊斷口的觀察發(fā)現(xiàn)：純Nylon 6的拉伸斷面可分為裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)、過渡區(qū)與瞬時斷裂區(qū)。Nylon 6/ABS/SMA共混物拉伸斷面可分為裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)與快速擴展區(qū)。SMA含量超過臨界值后穩(wěn)定擴展區(qū)相對面積明顯減少，且使穩(wěn)定擴展區(qū)相對面積明顯減少的SMA臨界含量隨著共混物中ABS含量增加而增加。23℃時純Nylon 6沖擊斷面由鏡面區(qū)、放射區(qū)、裂紋阻止線及最后斷裂區(qū)組成，而63℃的Nylon 6沖擊斷面光滑、平整，無明

6、顯的特征區(qū)。23℃時，Nylon 6/ABS/SMA(85/15/0.3)共混物斷口呈明顯的脆性斷裂特征，Nylon 6/ABS/SMA(70/30/0.3)的沖擊斷口則呈明顯的韌性斷裂特征。隨ABS含量增加，共混物斷口顯示越來越多的ABS斷口形貌特征。對Nylon 6/ABS/SMA(70/30/0)共混物，隨著溫度增加，斷面形貌可由23℃時的脆性特征變?yōu)?8℃時的韌性特征。Nylon6/ABS/SMA/OMMT(75/25/0.6/

7、2)共混物23℃時的沖擊斷面上可觀察到許多垂直于裂紋擴展方向且互相平行的纖維狀條紋線，其產(chǎn)生的原因可能是由于MMT片層的“扎釘”效應(yīng)。隨OMMT含量繼續(xù)增加，Nylon 6/ABS/SMA/OMMT共混物的沖擊斷口呈明顯脆性特征。系統(tǒng)研究了測試溫度及測試速率對Nylon 6/ABS/SMA共混物韌性的影響。結(jié)果顯示，隨著溫度升高，沖擊強度均有所提高，達到脆．韌轉(zhuǎn)變溫度后沖擊強度急劇增加，材料由脆性斷裂變?yōu)轫g性斷裂。超過脆-韌轉(zhuǎn)變溫度后，

8、溫度再繼續(xù)升高，共混物的沖擊強度維持在超韌水平。隨著夾頭移動速率的增加，共混物的裂紋引發(fā)功先減少后增加，裂紋擴展功的變化趨勢則與裂紋引發(fā)功相反，隨夾頭移動速率增加而先增加后減少。共混物的裂紋引發(fā)功明顯大于裂紋擴展功，在斷裂功中居主導(dǎo)地位。 研究了形態(tài)和界面粘接對Nylon 6/ABS/SMA共混物脆．韌轉(zhuǎn)變的影響。發(fā)現(xiàn)溫度低于8℃時，當基體層厚度(ID)減小時，共混物的缺口沖擊強度先緩慢增加；當ID小于臨界值時，共混物缺口沖擊強