PA6含量對PVC/PA6共混物形態(tài)結構與力學性能的影響
欄目：行業(yè)動態(tài) 發(fā)布時間：2021-06-01 15:53
聚氯乙烯(PVC)是一種價廉、阻燃性好的通用塑料為滿足各種實際應甩常用無機物粉體或其他聚合物對PVC進行復合改性。較早使用CaCO 改性PVC，增強與增韌不能同時進 且會影響PVC的流動性能...
聚氯乙烯(PVC)是一種價廉、阻燃性好的通用塑料為滿足各種實際應甩常用無機物粉體或其他聚合物對PVC進行復合改性。較早使用CaCO 改性PVC，增強與增韌不能同時進 且會影響PVC的流動性能而難于加工；此后，又使用工程塑料來改性PVC，得到了強度和韌性都好的PVC復合材料。常用于改性PVC的工程塑料有ABS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。聚酰胺(PA)是應用較為廣泛的一種工程塑料，將PA6與PVC共混，可以制得具有較高的力學性能及具有特殊功能的材料。若以乙烯一丙烯酸正丁酯．一氧化碳共聚物(EnBACO)為相容劑制備了一系列耐油、耐溶劑性好的PVC／PA共混材料，Robert等以氯乙烯一乙酸乙酯一乙烯醇三元共聚物為相容劑，制備了PVC／PA66、PA6、PA46、PA69等一系列具有多層結構的PVC／PA復合材料，在此報道中的一系列PVC／PA復合材料當中，PVC／PA6的性能較好。Kim BJ以自制的十二內酰胺．己內酯嵌段共聚物為相容劑成功制得了PVC／PA12復合材料。近年來，國內也出現(xiàn)相關報道，主要有PVC／三元共聚尼龍(NT-150，1010鹽／己內酰胺／66鹽=7／1／2) 、PVC／PA1 1 、PVC／PA1010 等。本文研究了PA6含量對PVC／PA6共混物的相形態(tài)結構和力學性能的影響。實驗結果如下：
圖1 PA66/PVC共混物沖擊斷面SEM照片
1.PA6對PVC／PA6共混物相形態(tài)結構的影響
隨著PA6含量的增加，PA6粒子在PVC基體中的分散粒徑逐漸增大。當PA6含量為10％ 時，PA6以球狀分散在PVC基體中，其分散粒徑約為1¨m，且分散尺寸隨著PA6含量的增加而增大；當PA6含量為30％ 時，PA6以不規(guī)則粒子形式分散在PVC基體中，其分散粒徑約為5gm ；當PA6含量為40％ 時，PVC／PA6出現(xiàn)共連續(xù)傾向；當PA6含量為50％ 時，PVC與PA6間無明顯相界面，形成微觀共連續(xù)結構。這主要是由于PA6的流動性優(yōu)于PVC，易于包覆未熔融或未完全熔融的PVC粒子和穿梭于PVC基體間。因此，當PA6含量增加時，并沒有以較大粒子的形態(tài)分散在PVC中，而是與PVC以相互穿梭的形式形成共連續(xù)結構。當PA6含量為60％ 時，PVC以不規(guī)則形狀分散于連續(xù)相PA6中。
2.DSC分析
從圖2可以看出，PVC／PA6共混物呈無定形結構。這主要是因為低熔點PA6的結晶度僅為9．5％ ，另外，EVA—g—MAH中酸酐基團可以與PA6形成大量氫鍵，限制PA6分子鏈的運動，導致共混物中PA6的結晶能力下降，故PVC／PA6共混物呈現(xiàn)出無定形狀態(tài)。
3.PVC／PA6共混物的力學性能
圖3是PVC／PA6共混物的缺IZl沖擊強度曲線。從圖3可以看出，對于不同配比的PVC／PA6共混物，隨著PA6含量的增加，其沖擊強度整體上先上升再下降較后趨于平緩。當PA6含量少于10％ 時，PVC／PA6共混物的沖擊強度隨著PA6含量的增加而升高；當PA6含量為10％時，PVC／PA6共混物的沖擊強度達到較大值，為6．29kJ／m ，是純PVC的1．39倍；當PA6含量超過10％ 時，PVC／PA6共混物的沖擊強度隨著PA6含量的增加而降低，PA6含量為30％ 時，共混物沖擊強度降到較低，甚至低于純PVC的沖擊強度，約為3．5 kJ／m 。這是由于EVA—g-MAH與PA6在共混物中的配比(1／4)固定，隨著PA6含量的增加，EVA—g—MAH的含量也相應增加，EVA—g．MAH與PVC中的 氫形成氫鍵作用，隨著EVA—g—MAH含量的增加，共混物中的分子問氫鍵也有所增加，大量氫鍵的生成導致共混物的沖擊性能下降。當PA6含量超過30％ ，隨著PA6含量的增加，PVC／PA6共混物的沖擊強度變化不大。PA6含量少于30％ 時，PVC／PA6的缺口沖擊強度主要是與共混物的微觀結構有關。結合圖1可知，PVC／PA6的沖擊強度較高點對應著分散相分散尺寸為1gm的共混物，當PA6含量大于10~／0后，PA6在PVC／PA6共混物中的分散尺寸增大，與其相對應的共混物的沖擊強度也呈下降趨勢。另外，結合圖2可知，影響PVC／PA6共混物沖擊強度的主要微觀因素是分散相的分散狀態(tài)結構。
4.PVC／PA6共混物的拉伸性能
圖4是PVC／PA6共混物的拉伸強度曲線。從圖4可以看出，其變化趨勢同沖擊強度的變化趨勢基本一致，都是在PA6含量為10％ 時達到較大值，此時共混物的拉伸強度為60MPa，較純PVC提高了30％。當PA6含量超過10％ ，共混物的拉伸強度逐漸降低；當PA6含量超過35％ 以后，拉伸強度逐漸趨于平穩(wěn)。從圖3和圖4可以看出，當PVC與PA6的配比為90／10時，共混物的缺IzI沖擊強度和拉伸強度都較純PVC有明顯改善。
5.結論
(1)以EVA—g—MAH為相容劑，且其與PA6的配比為1／4時，可以實現(xiàn)PVC與PA6的共混。
(2)PA6含量為10％ 時，PVC／PA6共混物的分散相尺寸較?。籔A6含量在50％ 時，共混物出現(xiàn)結晶結構。
(3)PVC與PA6的配比為90／10時，共混物的沖擊強度和拉伸強度較PVC分別提高了約50％與30％。
圖1 PA66/PVC共混物沖擊斷面SEM照片
1.PA6對PVC／PA6共混物相形態(tài)結構的影響
隨著PA6含量的增加，PA6粒子在PVC基體中的分散粒徑逐漸增大。當PA6含量為10％ 時，PA6以球狀分散在PVC基體中，其分散粒徑約為1¨m，且分散尺寸隨著PA6含量的增加而增大；當PA6含量為30％ 時，PA6以不規(guī)則粒子形式分散在PVC基體中，其分散粒徑約為5gm ；當PA6含量為40％ 時，PVC／PA6出現(xiàn)共連續(xù)傾向；當PA6含量為50％ 時，PVC與PA6間無明顯相界面，形成微觀共連續(xù)結構。這主要是由于PA6的流動性優(yōu)于PVC，易于包覆未熔融或未完全熔融的PVC粒子和穿梭于PVC基體間。因此，當PA6含量增加時，并沒有以較大粒子的形態(tài)分散在PVC中，而是與PVC以相互穿梭的形式形成共連續(xù)結構。當PA6含量為60％ 時，PVC以不規(guī)則形狀分散于連續(xù)相PA6中。
2.DSC分析
從圖2可以看出，PVC／PA6共混物呈無定形結構。這主要是因為低熔點PA6的結晶度僅為9．5％ ，另外，EVA—g—MAH中酸酐基團可以與PA6形成大量氫鍵，限制PA6分子鏈的運動，導致共混物中PA6的結晶能力下降，故PVC／PA6共混物呈現(xiàn)出無定形狀態(tài)。
3.PVC／PA6共混物的力學性能
圖3是PVC／PA6共混物的缺IZl沖擊強度曲線。從圖3可以看出，對于不同配比的PVC／PA6共混物，隨著PA6含量的增加，其沖擊強度整體上先上升再下降較后趨于平緩。當PA6含量少于10％ 時，PVC／PA6共混物的沖擊強度隨著PA6含量的增加而升高；當PA6含量為10％時，PVC／PA6共混物的沖擊強度達到較大值，為6．29kJ／m ，是純PVC的1．39倍；當PA6含量超過10％ 時，PVC／PA6共混物的沖擊強度隨著PA6含量的增加而降低，PA6含量為30％ 時，共混物沖擊強度降到較低，甚至低于純PVC的沖擊強度，約為3．5 kJ／m 。這是由于EVA—g-MAH與PA6在共混物中的配比(1／4)固定，隨著PA6含量的增加，EVA—g—MAH的含量也相應增加，EVA—g．MAH與PVC中的 氫形成氫鍵作用，隨著EVA—g—MAH含量的增加，共混物中的分子問氫鍵也有所增加，大量氫鍵的生成導致共混物的沖擊性能下降。當PA6含量超過30％ ，隨著PA6含量的增加，PVC／PA6共混物的沖擊強度變化不大。PA6含量少于30％ 時，PVC／PA6的缺口沖擊強度主要是與共混物的微觀結構有關。結合圖1可知，PVC／PA6的沖擊強度較高點對應著分散相分散尺寸為1gm的共混物，當PA6含量大于10~／0后，PA6在PVC／PA6共混物中的分散尺寸增大，與其相對應的共混物的沖擊強度也呈下降趨勢。另外，結合圖2可知，影響PVC／PA6共混物沖擊強度的主要微觀因素是分散相的分散狀態(tài)結構。
4.PVC／PA6共混物的拉伸性能
圖4是PVC／PA6共混物的拉伸強度曲線。從圖4可以看出，其變化趨勢同沖擊強度的變化趨勢基本一致，都是在PA6含量為10％ 時達到較大值，此時共混物的拉伸強度為60MPa，較純PVC提高了30％。當PA6含量超過10％ ，共混物的拉伸強度逐漸降低；當PA6含量超過35％ 以后，拉伸強度逐漸趨于平穩(wěn)。從圖3和圖4可以看出，當PVC與PA6的配比為90／10時，共混物的缺IzI沖擊強度和拉伸強度都較純PVC有明顯改善。
5.結論
(1)以EVA—g—MAH為相容劑，且其與PA6的配比為1／4時，可以實現(xiàn)PVC與PA6的共混。
(2)PA6含量為10％ 時，PVC／PA6共混物的分散相尺寸較?。籔A6含量在50％ 時，共混物出現(xiàn)結晶結構。
(3)PVC與PA6的配比為90／10時，共混物的沖擊強度和拉伸強度較PVC分別提高了約50％與30％。
