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PA66/SEBS复合材料的制备与性能探究

作者:水利工程
出处:www.lunrr.com
时间:2019-10-29

聚酰胺66(PA66)由于其众所周知的工程适用性而具有巨大的商业价值。作为工程应用材料,PA66具有许多优势,例如良好的机械性能(包括强度和韧性),耐热性,耐腐蚀性,自润滑性和成型加工性。 PA66具有高熔点,高弹性模量和出色的耐热性,因此被广泛应用于汽车,电气和电子,机械和光学领域。随着汽车,电器和机械行业的飞速发展,对PA66产品性能的要求也越来越高,这加快了PA66及其复合材料的发展。因此,近年来,对PA66复合材料的高性能研究引起了越来越多的关注。

尽管PA66的工业生产成本较低,但其吸水率大且尺寸稳定性差,限制了其在现代工业中的应用。因此,需要对其进行改进以提高其冲击强度和其他性能,从而扩大其应用范围。其中,橡胶弹性体增韧被认为是增加聚酰胺(PA)韧性并扩大其用途的一种经济有效的方法,而不会增加生产成本或降低产品的工程应用价值。因此,人们开始使用橡胶弹性体来改善材料的韧性或通过改善弹性体的性能来改善材料的机械性能。许多橡胶弹性体,例如乙丙橡胶(EPR),丁苯橡胶(SBR)和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS),已成功用于增韧热塑性聚合物。改性。橡胶弹性体的增强和增韧效果与其自身的种类,分散相的粒径,界面结合性能,分散相颗粒的分布以及分散相的结构有关。

但是,大多数橡胶弹性体与PA的相容性不佳,并且不能在PA基体中很好地分散。橡胶弹性体需要以小尺寸分散在塑料基体中以进行增韧,而未改性的弹性体分散相只能形成平均粒径为50μm的颗粒,因此需要对其进行改性以使其能够进行。形成微小的颗粒以起到增韧作用。极性或反应性单体(例如马来酸酐(MAH)等)在橡胶弹性体上的接枝可以增加橡胶颗粒与PA基体之间的相容性。

PA66是极性聚合物,SEBS是非极性三嵌段聚合物。当两者混合时,界面相容性差。因此,有必要添加相容剂以改善界面相容性。从而提高界面结合力。将MAH接枝到SEBS分子链上形成SEBS-g-MAH接枝后,它可以在熔融共混过程中与PA66分子链中的胺基反应,从而增加两者之间的界面粘合力。共混物的界面相容性大大提高,共混体系的韧性进一步提高。

在这项研究中,SEBS被用作增韧剂,与PA66混合以增韧和改性PA66。同时,加入SEBS-g-MAH作为增容剂,以改善PA66与SEBS之间的界面相容性。研究了弹性体SEBS的量对PA66/SEBS共混物结晶,热性能,相容性和机械性能的影响。

1个实验部分

1.1原料

PA66,CM3006G-30,注塑级,密度1.37 g/cm3,日本东丽工业株式会社;

SEBS,4055,注塑级,密度0.890 g/cm3,日本可乐丽公司;

SEA-g-MAH,M1911,日本旭化成公司。

1.2仪器设备

武汉瑞明塑料机械制造有限公司SJSZ-10A双螺杆挤出机;

武汉瑞明塑料机械制造有限公司SZS-15型微注射机;

莱州电子仪器有限公司YG065H电子万能拉力试验机;

X射线衍射仪(XRD),D8 ADVANCE,布鲁克,德国;

扫描电子显微镜(SEM),美国FEI,Quanta 250;

差示扫描量热仪(DSC),DSC-100,南京大展机电技术研究所。

1.3 PA66/SEBS共混样品的制备

将PA66用作基质,将弹性体SEBS用作分散相,并将SEBS-g-MAH用作增容剂。 PA66/SEBS复合材料是通过熔融共混制备的。其中,SEBS的量(相对于PA66的100份)为10、20、30和50份,SEBS-g-MAH的量固定为3份。将上述材料按比例混合后,添加3至4滴石蜡,然后通过双螺杆挤出机(一个区域245°C,第二个区域260°C; 17.5 r/r)将其熔融挤出。分钟在第二个区域),然后直接注入微型注射器中。注塑成型。

1.4性能测试

XRD测试:使用X射线衍射仪测试样品的结晶性能。电压为40 kV,电流为30 mA,扫描范围为735°。 DSC测试:使用差示扫描量热仪测试共混物的热性能。加热速率为10℃/min,并且氮气流速为50ml/min。 SEM观察:通过扫描电子显微镜观察样品的形态(液氮脆性断裂),放大倍数为1500倍。力学性能测试:材料的拉伸性能根据GB/T 1040-1992使用电子万能拉伸试验机进行测试。

2结果与讨论

2.1 SEBS用量对PA66/SEBS复合材料结晶性能的影响

PA66是一种常见的半结晶聚合物,其PA66分子链具有许多氢键,有助于其结晶。 PA66还是一种多晶型聚合物,通常以相对稳定的α晶形而不是γ晶形存在。在加热过程中,三坡度的α晶体会转变为另一三坡度的γ晶体,这是PA66的典型Brill转变。

2.2 SEBS用量对PA66/SEBS复合材料力学性能的影响

PA66/SEBS复合材料的拉伸强度随SEBS的用量而变化,并比较了有和没有增容剂的复合材料的拉伸强度。从图5可以看出,随着SEBS含量的增加,复合材料的拉伸强度趋于逐渐降低。这是因为SEBS作为分散相分散在基体树脂中。随着含量的增加,基质树脂的相对含量降低,并且复合材料的强度主要由基质PA66提供。 SEBS之间的相互作用力远小于SEBS与基质之间的相互作用力。聚合物之间的相互作用,因此,随着SEBS量的增加,材料的机械强度将降低。另外,随着SEBS量的增加,基体相中的分散变得不均匀,甚至发生局部团聚,导致材料的能量在经受外部时及时被弹性体的分散相吸收或分散。力,从而形成压力。使中心开裂会导致复合材料的机械强度降低。

3个结论

(1)XRD测试的结果表明,添加SEBS并没有改变PA66的晶体形式,而仅改变了α1和α2晶体的相对含量。

(2)SEBS的加入降低了PA66的熔融温度,并且随着SEBS量的增加,复合材料的熔融温度逐渐降低。

(3)随着SEBS量的增加,SEBS在基质相中附聚,这趋于引起应力集中,导致复合材料中两种组分之间的界面相容性降低。

(4)随着SEBS用量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐降低;没有增容剂的复合材料的断裂伸长率也逐渐降低,并添加了3种增容剂。当SEBS用量为30份时,复合材料的断裂伸长率先增加然后降低,并达到最大值。

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