聚碳酸酯_尼龙6共混体系力学性能的研究

文章编号: 1001�9731( 2002) 06�0687�02 聚碳酸酯/尼龙 6共混体系力学性能的研究� 吴石山1, 2 ,孙 � 清1,张 � 军1 ,郑昌仁1 ( 1.南京工业大学 高分子系,江苏 南京 210009; 2.南京大学 化学化工学院,江苏 南京 210093) 摘 � 要: � 探讨了不同增容剂对 PC/ PA共混体系的影响。研究 结果明:苯乙烯- 马来酸酐共聚物( SMA )对 PC/ PA共混体系 有一定增容作用,加入少量 SMA 后, 共混物的力学性能有所提 高;自制增容剂 B 与 SMA协同使用对 PC/ PA 共混体系有较好 增容作用,协同增容后共混物的冲击强度大幅度提高, 同时共混 物仍保持较高的拉伸强度和弯曲强度。 关键词: � PC/ PA 共混物; 增容剂;力学性能 中图分类号: � O631 � � � � 文献标识码: A 1 � 引 � 言 聚碳酸酯( PC)的机械性能优异, 尤其是冲击强度高, 在工 程塑料中居首位,耐蠕变性好, 尺寸稳定性高, 可在 120~ 150� 的范围内连续使用。但 PC 对缺口敏感,耐应力开裂能力差, 耐 磨性差, 熔体粘度大不易加工。尼龙 ( PA )的机械强度高, 耐磨 性、自润滑性、熔体流动性以及耐油性好,但其耐热、抗冲击强度 和尺寸稳定性较差。因此, PC 和 PA材料在性能方面具有较好 的互补性, 如果二者的共混体系相容, 那么 PA 可以提高 PC 的 抗溶剂能力,改善加工性能; 而 PC 可以提高 PA 的抗冲强度,改 善其低温脆性,降低吸水率, 提高抗蠕变性和尺寸稳定性。因此 PC/ PA共混体系的研究具有重要意义。1989 年意大利的 E. Gatt iglia等人[ 1, 2]首先开展了 PC/ PA 共混体系研究, 讨论了共 混物的热力学性能, T g 以及用 SEM 观察共混物断裂面的貌。 与此同时, M . Cortazar 等人[ 3]采用 DSC 研究了 PC/ PA 共混体 系中的交换反应。M. Sato 等人[ 4]研究了增容 PC/ PA 共混体 系。G. Montando等人[ 5]深入探讨了 PA 与 PC 之间的反应机 理和物质平衡。B. Majumdar等人[ 6]探讨了挤出机类型对 PC/ PA共混物性能和结构形态的影响。李新法等人[ 7, 8]研究了 PC/ PA共混物的流变性能和热降解性能。傅强等人[ 9]研究了 PC/ PA共混物的结晶结构与性能。 由于 PC 和 PA 不相容,通过加入增容剂改善 PC/ PA 共混 体系的相容性是制备高性能 PC/ PA 共混物的有效方法。本文 探讨了不同增容剂对 PC/ PA 共混体系力学性能的影响。 2 � 实 � 验 2. 1 � 主要原料 聚碳酸酯( PC) : 日本出光化学公司产品; 尼龙 6( PA6) : 南 京立汉化学有限公司提供; 苯乙烯�马来酸酐共聚物 ( SMA ) : SMA212, SMA218, 上海石化研究院产品;甲基丙烯酸甲酯�丁二 烯�苯乙烯共聚物( MBS) : BH505, 上海制笔化工厂产品; ABS: PA757,台湾奇美实业有限公司产品; 增容剂 A 和增容剂 B: 自 制。 2. 2 � 共混、制样与测试 2. 2. 1 � 共混 将 PA6、PC 和增容剂等按一定配比混合, 在真空烘箱中 90� 下烘 6~ 10h,然后采用 �35 双螺杆挤出机共混造粒, 挤出 温度 185~ 250� 。 2. 2. 2 � 制样 将共混粒子充分干燥后用塑料注塑机注射样条, 注塑温度 200~ 250� 。冲击条样在铣床上制出� V�型缺口。 2. 2. 3 � 测试 采用万能材料实验机, 按照标准 GB1843�80 和 GB1040�80 分别测定样品的拉伸强度和弯曲强度。采用悬臂冲击实验机, 按照 GB1843�80 测定样品的冲击强度。 3 � 结果与讨论 3. 1 � PC/ PA/ SMA 共混体系 由于 PC 和 PA 不相容, PC/ PA 共混材料的力学性能差。 从表 1 还可看出, 加入增容剂 SMA 后, 共混体系的相容性得到 了一定程度的改善, 共混材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度 有所提高。SMA212 的增容效果优于 SMA218; PC/ PA ( 75/ 25) 共混体系中加入 5 份 SMA212 时,共混物的缺口冲击强度得到 了较大提高, 同时共混物具有较高的拉伸强度和弯曲强度。因 此,本研究选用 SMA212 作为 PC/ PA ( 75/ 25)共混体系的增容 剂, 用量为 5 份。 表 1 � PC/ PA/ SMA 共混体系的力学性能 Table 1 Mechanical properties of PC/ PA / SMA blends � � � � 样 � � 品 拉伸强度 ( MPa) 弯曲强度 ( MPa) 缺口冲击强度 ( J/ m) PC/ PA( 75/ 25) 53. 7 90. 0 15. 0 PC/ PA/ SMA212( 75/ 25/ 3) 58. 8 92. 6 23. 8 PC/ PA/ SMA212( 75/ 25/ 5) 57. 1 89. 8 56. 2 PC/ PA/ SMA212( 75/ 25/ 8) 55. 7 87. 3 36. 4 PC/ PA/ SMA218( 75/ 25/ 3) 57. 4 93. 1 18. 8 PC/ PA/ SMA218( 75/ 25/ 5) 56. 5 90. 5 18. 3 PC/ PA/ SMA218( 75/ 25/ 8) 54. 8 88. 2 16. 8 3. 2 � PC/ PA/ SMA/ X共混体系 在 PC/ PA体系中加入相容剂 SMA 后共混物力学性能虽有 所提高, 但共混材料冲击韧性仍然较差。因此, 考虑再加一种组 份到 PC/ PA/ SMA 体系中,进一步提高共混物的冲击强度。 从表 2 可知, 在 PC/ PA/ SMA( 70/ 25/ 5) 体系中分别加入 687�功能材料�2002, 33( 6) � 基金项目:江苏省应用基础研究资助项目( BJ97066) 收稿日期: 2001�11�08 � � � 通讯联系人:吴石山 ABS, MBS 和自制增容剂 A, 不但没有改善其共混物的力学性 能,反而劣化了。而对于自制增容剂 B,它的少量加入( 5 份)大 大提高了共混物的冲击强度, 同时共混物保持着较高的拉伸强 度和弯曲强度。这可能是增容剂 B 中的活性基团与 PA6 的端 胺基 ( - NH2 )发生了化学反应, 同时该基团又能够与 PC 和 SMA所含的酯基相容, 从而增强了共混体系的界面相互作用, 共混物的冲击强度大幅度提高。由于增容剂 B 本身的拉伸强 度和弯曲强度较小,因此, 它的加入使共混材料的拉伸和弯曲强 度降低。通过控制增容剂 B 的加入量,可以制得综合力学性能 优良的 PC/ PA 共混材料,以满足不同的产品需求。 表 2 � PC/ PA/ SMA/ X共混体系的力学性能 Table 2 Mechanical properties of PC/ PA / SMA/ X blends � � � � 样 � � 品 拉伸强度 ( MPa) 弯曲强度 ( MPa) 缺口冲击强度 ( J/ m) PC/ PA/ SMA( 75/ 25/ 5) 57. 1 89. 8 56. 2 PC/ PA/ SMA/ ABS( 75/ 25/ 5/ 5) 58. 5 88. 7 20. 8 PC/ PA/ SMA/ MBS( 75/ 25/ 5/ 5) 54. 7 93. 0 20. 2 PC/ PA/ SMA/ A( 75/ 25/ 5/ 5) 50. 4 69. 7 20. 0 PC/ PA/ SMA/ B( 75/ 25/ 5/ 5) 51. 2 78. 5 103. 5 PC/ PA/ SMA/ B( 75/ 18/ 5/ 7) 45. 1 71. 3 160. 7 4 � 结 � 论 ( 1) � SMA212对 PC/ PA ( 75/ 25)共混体系有增容作用, 当 加入 5 份时,共混物的缺口冲击强度有较大提高。 ( 2) � 自制增容剂 B 的加入进一步改善了 PC/ PA / SMA ( 75/ 25/ 5)共混体系的界面粘结,当其加入量为 5 份时共混物的 冲击强度大幅度提高 ,同时保持较高的拉伸强度和弯曲强度。 参考文献: [1] � Gat liglia E, Turtumo A, Pedemouto E. [ J] . J Appl Polym S ci, 1989, 38: 1807. [2] � Gat liglia E, Turtumo A, Pedemouto E. [ J] . J Appl Polym S ci, 1990, 41: 1411. [ 3] � Cortazar M , Eguiazabal J I, Iruini J J. [ J] . Brit Polym S ci, 1989, 21: 395. [ 4] � Sato M , Akiyama S, Honda S . [ J] . Kobunsh i Ronbunshu, 1990, ( 4) : 287. [ 5] � Montaudo G, Puglisi C, Samperi F. [ J] . J Polym Sci, 1994, A32: 15. [ 6] � Majumdar B, Keskkula H , Paul D R. [ J] . J Appli Polym Sci, 1994, 54: 339. [ 7] � 李新法, 沈百栓,杨进元,等. [ J] . 塑料工业, 1993, ( 2) : 42. [ 8] � 李新法, 沈百栓,杨进元,等. [ J] . 塑料工业, 1993, ( 6) : 49. [ 9] � 傅 � 强,张 � 琴,刘云凤,等. [ J] .高等学校化学学报, 2000, 21( 4) : 659. 作者简介: 吴石山 � ( 1960- ) , 男,安徽屯溪人,南京大学表面和界面化学 工程技术研究中心副教授, 博士,主要从事高分子材料研究和开 发工作。 Study on the mechanical properties of PC/ PA blend WU Shi�shan1, 2, SUN Qing1, ZHANG Jun1, ZHENG Chang�ren1 ( 1. Department o f Polymer Science, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China; 2. The College of Chemistry and Chemical Eng ineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China) Abstract: The effect of different compatibilizers on the mechanical properties of PC/ PA blends w as studied. The results show t hat the me� chanical propert ies o f the blend were improved when a small quantit y of compatibilizer SMA w as added. Furthermore, when another com� patibilizer B w as added to cooper ate w ith SMA, the compatibility between PC and PA was greatly improved. Compared w ith PC/ PA ( 75/ 25) blend, the impact strength of the PC/ PA / SMA/ B ( 75/ 25/ 5/ 5) blend w as increased from 15J/ m to 106. 5J/ m, w hile the higher ten� sile strengt h and the bending strength was maintained. Key words: PC/ PA blend; compatibilizer; mechanical properties 广告 高纯超细稀土材料 � � 我公司是国内较早专业化生产高纯稀土材料的高科技企 业,工艺技术先进, 检测手段完善, 产品纯度在 99. 9% ~ 99. 999%的各种稀土氧化物和其它化合物, 能满足发光材料、晶体 材料、电子陶瓷、光纤掺杂、催化材料、精密抛光等方面的要求, 产品在海外享有盛誉,得到客户的好评。公司不断创新,继续开 发高纯稀土的其它产品(硝酸稀土、醋酸稀土、柠檬酸稀土、纳米 稀土)和掺稀土的高纯超细钛酸钡、钛酸锶及超细 Cu、Ni粉体材 料等。 本公司有良好的商业信誉, 产品质量稳定可靠, 供货及时, 价格合理。欢迎与我们合作,共创新的未来! 可供产品 1、高纯稀土氧化物 ( 99. 9% ~ 99. 999% ) : La2O3、CeO2、 Pr6O 11、Nd2O 3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O 3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3、 Er2O3、Tm2O3、Yb2O 3、Lu2O3、Y2O3、Se2O 3。 2、纳米级稀土材料 (超细稀土粉体) : L a2O3、CeO2、Pr6O11、 Nd2O3、Sm2O3、Y2O3。 3、稀土化合物: 硝酸稀土、硫酸稀土、醋酸稀土、碳酸稀土、 稀土氢氧化物、硝酸高铈铵等。 4、掺稀土超细材料: BaT iO 3、SrT iO3(按用户要求精确掺入)。 5、金属粉体材料:超细镍粉、超细铜粉( D50< 0. 1�m or D50 < 5�m)。 广东惠州瑞尔化学科技有限公司 地址:广东省惠州马安瑞尔公司稀土厂 联系人:姜亚昌 � � � 邮编: 516257 电话: 0752- 3612845� 13902628056 传真: 0752- 3612845 电子信箱: x itu@ pub. huizhou. gd. cn 688 �功能材料�2002, 33( 6)