国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

PP/PA6復(fù)合材料增容改性研究進(jìn)展

2011-08-15 00:49:03何小芳王志鋼張艷珠戴亞輝曹新鑫
塑料制造 2011年11期
關(guān)鍵詞:酸酐共聚物接枝

何小芳 王志鋼 張艷珠 戴亞輝 曹新鑫、3

(1,河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,河南焦作,454000;2,東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇南京,211189;3,河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,河北保定,071000)

PP/PA6復(fù)合材料增容改性研究進(jìn)展

何小芳1、2王志鋼1張艷珠1戴亞輝1曹新鑫1、3

(1,河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,河南焦作,454000;2,東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇南京,211189;3,河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,河北保定,071000)

聚丙烯和尼龍6(PP/PA6)共混物是熱力學(xué)不相容體系,其研究和開發(fā)的關(guān)鍵是增容技術(shù)和機(jī)理。本文綜述了近年來(lái)PP/PA6復(fù)合材料增容改性的研究進(jìn)展,重點(diǎn)介紹了PP的官能化,馬來(lái)酸酐型、羧基,羥基型、甲基丙烯酸縮水甘油酯型等增容劑以及多單體熔融接枝物在PP/PA6復(fù)合材料增容改性中的應(yīng)用,并對(duì)PP/PA6增容改性發(fā)展趨勢(shì)作了展望。

聚丙烯 尼龍6 增容劑 增容改性 共混體系

聚丙烯(PP)和尼龍6(PA6)皆為應(yīng)用廣泛的大品種塑料,兩者共混在性能上可以互補(bǔ),但是由于PP與PA6極性相差較大,必須使用增容劑以改善兩組分的相容性。解決PP/PA6復(fù)合材料的相容性問(wèn)題的主要措施可分為PP的官能化和向PP/PA6共混體系中加入增容劑[1]。

通過(guò)PP的官能化,PP與其它單體的共聚物與PA6發(fā)生化學(xué)反應(yīng),增強(qiáng)了兩聚合物之間的界面粘滯力,提高了PP與PA6的相容性。目前,研究較多的是向PP/PA6共混體系中加入增容劑,增容劑能與PA6在共混過(guò)程中就地生成具有增容作用的共聚物,實(shí)現(xiàn)PP與PA6相容性共混。本文綜述了近年來(lái)PP/PA6復(fù)合材料增容改性的研究進(jìn)展。

1 PP/PA6共混物是熱力學(xué)不相容體系

趙娟等[2-3]通過(guò)觀察PP/PA6共混物的掃描電子顯微鏡(SEM)照片,得知PP/PA6在熱力學(xué)上是不相容的,呈明顯的海島型兩相結(jié)構(gòu),PA6為分散相,PP為連續(xù)相,PA6以塊狀分散于PP基體中。在PA6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí),PP/PA6的分散相粒徑大而不均勻,最大可達(dá)13μm,孔洞清晰,孔壁平滑,是明顯的分散體系。顧家學(xué)[3]等運(yùn)用差示掃描量熱法(DSC)分析了純PP及PP/PA6共混體系的結(jié)晶曲線,發(fā)現(xiàn)PP/PA6共混物表現(xiàn)出PP、PA6各自的結(jié)晶峰,說(shuō)明PP和PA6兩組分在共混體中是分別結(jié)晶形成晶區(qū)的,表明PP/PA6為熱力學(xué)不相容體系。

2 不同的增容改性PP/PA6共混體系的方法

2.1 PP的官能化

通過(guò)PP的官能化在PP分子鏈上引入酸酐或羧基后,將官能化的PP與PA6共混,這些活性基團(tuán)可與PA分子鏈末端的—NH2反應(yīng)實(shí)現(xiàn)增容,從而提高共混體系的相容性和力學(xué)性能,使其具有較高的使用價(jià)值。

Saeed.Asiaban[4]等采用PP與MAH接枝的方法,對(duì)PP進(jìn)行官能化,并將官能化的PPjiangMAH/PA6ANGZHIJIANDE與PA6混合,運(yùn)用DSC,SEM對(duì)共混體系的相形態(tài)和力學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,與非官能化的PP/PA6相比,PP-g-MAH/PA6體系中生成了酰亞胺連接,這直接導(dǎo)致其抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率得到了明顯的提高,界面相容性得到增強(qiáng)。

魯成祥[5]等制備了PP與三元乙丙橡膠(EPDM)熔融接枝馬來(lái)酸酐(MAH)共聚物((EPDM/PP)-g-MAH),通過(guò)SEM研究了PA6/(EPDM/PP)-g-MAH共混體系的微觀結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)果表明,PP官能化接枝物(EPDM/PP)-g-MAH以較小的粒徑均勻分布在連續(xù)相PA6中,且兩相界面模糊,相區(qū)尺寸較小,(EPDM/PP)-g-MAH與PA6在熔融過(guò)程中發(fā)生了較強(qiáng)的界面相互作用。

2.2 不同增容劑改性PP/PA6共混體系

早期的研究認(rèn)為增容劑對(duì)PP/PA6的增容作用是由于其分布到了PP、PA6兩相界面上,減小了界面張力的結(jié)果,即認(rèn)為是產(chǎn)生了一種強(qiáng)的物理相互作用,類似于液-液不相容體系的乳化機(jī)制,增容劑可視為一種高分子界面活性劑。然而近期的研究表明,在增容PP/PA6共混體系的兩相界面上存在著增容劑中酸酐、羧基或酯基與PA6中的端胺基反應(yīng)所形成的酰胺鍵?;谶@些事實(shí),現(xiàn)在普遍認(rèn)為上述兩種機(jī)制都在起作用,但化學(xué)偶聯(lián)比乳化作用更大。

2.2.1 馬來(lái)酸酐接枝物

2.2.1.1 聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐(PP-g-MAH)

PP-g-MAH被用作增容劑首先是由Idea和Hasegawa[6]提出的,是PP/PA6的高效增容劑。由于在PP/PA6共混體系中生成能夠改善共混物可混性的多重氫鍵使PP和PA6更好的混合在一起,PP-g-MAH成為當(dāng)前研究較多的改善PP/PA6共混物相容性的方法[7]。伍玉嬌等[8]在研究PP-g-MAH對(duì)PP/PA6的增容作用時(shí)指出,PP-g-MAH能促進(jìn)PA6對(duì)PP基體的異相成核作用,主要提高共混物的強(qiáng)度和剛性。PP-g-MAH通過(guò)接枝共聚制得,其主要方法有溶液接枝,熔融接枝,固相接枝,固相力化學(xué)接枝等。

賈宏葛等[9]討論了PP-g-MAH對(duì)PP/PA6的力學(xué)性能的影響,研究其對(duì)PP/PA6共混體系的增容作用。結(jié)果表明,PP/PA6共混體系的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度隨PP-g-MAH接枝物用量增加而增加,但用量過(guò)大,會(huì)導(dǎo)致共混體系的性能下降,當(dāng)用量在3~5份時(shí),共混物的相容性最佳。PA6增強(qiáng)PP較佳的配方比例:PP用量100份PP-g-MAH 5份,PA6用量為30份。

Zhugen Yang等[10]利用密閉式混合機(jī)制備了PP-g-MAH增容β-成核PP/PA6合金,用DSC和廣角X射線衍射分析儀(WAXD)研究了PP/PA6合金中增容劑及熔融溫度對(duì)PP/PA6合金結(jié)晶與熔融行為的影響。結(jié)果表明,PP-g-MAH的加入促進(jìn)了合金中β-PP的生成,增容效果明顯。

A.Menyhard等[11]制備了不同酐含量的PP-g-MAH增容等規(guī)聚丙烯與尼龍6(iPP/PA6)共混物,用DSC研究了共混物的熔融、結(jié)晶行為及其多態(tài)成分,并觀察了共混物分子相結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,PP-g-MAH的加入有效降低了分散相PA6的分散粒徑,增容效果明顯。

J.Roeder等[12]通過(guò)紅外光譜(FT-IR),DSC和SEM研究了PP-g-MAH對(duì)PA6/PP共混物界面的影響。DSC實(shí)驗(yàn)證實(shí)了PA6末端的氨基群體和PP-g-MAH的羧基群體之間有酰亞胺連接,表明當(dāng)加入PP-g-MAH后共混物在PP和PA6界面上形成一種新的能夠增加兩相相容性的共聚物;SEM分析表明,PA6顆粒變小,界面成分發(fā)生變化。

2.2.1.2 其它聚合物接枝馬來(lái)酸酐型

由于馬來(lái)酸酐具有很高的活性,能與很多聚合物發(fā)生接枝反應(yīng),因此,工業(yè)上普遍采用酸酐型接枝共聚物作增容劑。近年來(lái)關(guān)于馬來(lái)酸酐型增容劑增容PP/PA6共混物的研究較多。

徐娜等[13]以馬來(lái)酸酐接枝(氫化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)共聚物(SEBS-g-MAH)作為增容劑,研究了增容劑用量對(duì)PP/PA6共混體系相結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,SEBS-g-MAH中的酸酐基團(tuán)能與PA6末端的氨基發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在PA6和PP的內(nèi)表面形成PA6-SEBS接枝共聚物,改善了兩相的界面相容性,提高了共混體系的力學(xué)性能;對(duì)共混體系沖擊斷面形貌的分析表明,共混體系發(fā)生了明顯的脆韌轉(zhuǎn)變。

伍玉嬌等[3,14]通過(guò)SEM、DSC分析和力學(xué)性能測(cè)試,研究了兩種增容劑馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物彈性體(POE-g-MAH)和PP-g-MAH對(duì)P P/PA6共混體系相容性、形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:在增容劑作用下,PA6均勻分散于PP基體中,起到良好的增容改性作用,但PP-g-MAH的加入提高了復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性,而POE-g-MAH具有明顯的增韌作用,但使復(fù)合材料的強(qiáng)度略微降低。

W.S.Chow等[15]研究了馬來(lái)酸酐接枝乙丙橡膠(EPR-g-MAH)作為增容劑對(duì)PA6/PP納米復(fù)合材料在機(jī)械,流變性能方面的影響。SEM顯示表明,增容劑EPR-g-MA作用于PP和PA6界面上,生成了能夠改善兩相的界面相容性接枝共聚物;動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析(DMTA)也表明EPR-g-MAH在PA6/PP納米復(fù)合材料中起到高效增容的作用。

Zhugen Yang等[16]通過(guò)密閉式混合機(jī)將β成核等規(guī)聚丙烯(β-iPP)、馬來(lái)酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA-g-MAH)、PA6融合,其中EVA-g-MAH作為增容劑,研究了β-iPP/PA6共混物的結(jié)晶行為。DSC和WAXD分析表明,EVA-g-MAH的加入使PA6在iPP基質(zhì)中分散得更均勻,PA6分散粒徑減小,在iPP和PA6界面形成新的EVA-g-MAH共聚物,增加共混物的相容性,使PA6結(jié)晶性能降低。

2.2.2 羧基,羥基型

這類增容劑大多數(shù)是以丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)為共聚單體,與其他聚合物共聚形成的接枝共聚物。當(dāng)它們與PP/PA6共混時(shí),官能團(tuán)間發(fā)生酰胺化、酰亞胺化等反應(yīng),使共混合金的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等顯著提高,表現(xiàn)出明顯的增容效果。

LuisA.Pinheiro[17]等以PP-g-AA作為PP/PA6的增容劑,觀察了增容PP/PA6熔融擠出時(shí)的相態(tài)變化。FTIR分析表明,隨著PP-g-AA的加入,在PP,PA6界面形成越來(lái)越多的嵌段共聚物PP-PA6,有效降低了界面張力,減小了PA6的顆粒尺寸,從而增強(qiáng)了PP/PA6的相容性。

Pankaj.Agrawal[18]等以PP與6%的AA接枝物PP-g-AA作為增容劑,研究了PP/PA6的流變、機(jī)械、形態(tài)學(xué)性能。SEM分析表明,當(dāng)加入PP-g-AA后,共混體系分散相尺寸減小,組分PP、PA兩相之間的界面粘附力增強(qiáng),PA6/PP-g-AA/PA組分為80/10/10時(shí),共混體系的力學(xué)性能明顯提高,表明發(fā)生了反應(yīng)性增容。

2.2.3 甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)型

甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)分子結(jié)構(gòu)中含有C=C雙鍵和環(huán)氧基團(tuán),其接枝的各種聚合物作為一種新型的增容劑越來(lái)越多地被用于聚合物合金的增容改性。

許軍等[19]研究了乙丙橡膠接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(EPDM-g-GMA)對(duì)共混體系的增容作用,觀察分析了共混合金的形貌及等溫結(jié)晶形態(tài),測(cè)試了合金的力學(xué)性能,結(jié)果表明,加入EPDM-g-GMA后明顯改善了體系相容性,PP球晶尺寸隨PA6的加入而減小;PA6結(jié)晶相分布在PP晶區(qū)內(nèi)和PP晶區(qū)之間,PA6結(jié)晶相尺寸減小,EPDM-g-GMA可起到反應(yīng)增容和橡膠增韌的協(xié)同作用。

李國(guó)林等[20]以共聚聚丙烯(PPC)與均聚聚丙烯(PPH)復(fù)配物作為基體樹脂,研究了不同組成比的PP/PA6體系的綜合力學(xué)性能,并考察了增容劑PE-g-GMA對(duì)PP/PA6的影響,結(jié)果表明,PE-g-GMA中的GMA可與PA6中的-NH2端基反應(yīng),在兩相界面生成共聚物,增加界面粘著力,減小界面張力,同時(shí)減小分散相平均粒徑,獲得從基體到分散相良好的應(yīng)力傳遞,從而改善了兩相相容性。

趙娟等[2]研究了兩種增容劑PP-g-MAH、PP-g-GMA共同作用于PP/PA6共混體系,觀察分析了共混體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),測(cè)試了其力學(xué)性能。結(jié)果表明,用PP-g-MAH和PP-g-GMA兩種接枝物為增容劑加入到PP/PA6共混物中比單獨(dú)使用一種的效果要好,拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度都得到顯著的提高,兩種接枝物共同作為PP/PA6共混物的增容劑能夠更好地提高兩種聚合物的相容性。

2.2.4 多單體熔融接枝物

用單組分單體熔融接枝的方法制備的接枝物,由于PP降解嚴(yán)重,在添加量大的時(shí)候反而會(huì)引起共混體系力學(xué)性能下降。通過(guò)添加兩種或兩種以上單體,即多組分單體熔融接枝PP的方法,能夠克服單組分單體熔融接枝方法所帶來(lái)的PP降解嚴(yán)重,極性單體接枝率不高的問(wèn)題,得到越來(lái)越多的應(yīng)用。F.-P.Tseng等[21]研究了聚氧化丙烯(POP)和MAH多單體接枝PP (PP-g-MAH-co-POPs)對(duì)PP/PA6共混物的增容作用,發(fā)現(xiàn)其比傳統(tǒng)增容劑PP-g-MAH具有更高效的增容作用。此外,在過(guò)去的增容改性研究中,大多集中在二元共混物上(不包括增容劑),關(guān)于三元或多元的研究報(bào)道較少[22]。Wang[23-24]等人研究了多單體熔融接枝PP增容PP/PA6/PS三元共混物,找到了一條解決聚烯烴/苯乙烯類共聚物/聚酰胺工程塑料共混改性及回收利用的新途徑。

張甲敏[25]等以MAH、苯乙烯(St)多單體熔融接枝PP(PP-g-(MAH-co-St))為增容劑,制備了增容PP/PA6合金,并研究了合金的力學(xué)性能。結(jié)果表明,加入PP-g-(MAH-co-St)后,PP/PA6共混體系的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度得到提高,這是由于在共混過(guò)程中,PP-g-(MAH-co-St)中的酸酐基團(tuán)與PA6的端氨基反應(yīng),形成的PA6-PP共聚物使分散相PP粒徑減小,界面厚度增加,界面粘結(jié)增強(qiáng)。PP-g-(MAH-co-St)有效地起到增容作用。

張甲敏等[22]通過(guò)SEM、熱分析等研究了MAH和St多單體熔融接枝VERSIFY2300(V2300-g-(MAH-co-St))對(duì)PA6/MBS/PP共混物的結(jié)晶行為、相形態(tài)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,在熔融共混過(guò)程中,V2300-g-(MAH-co-St)中的酸酐基團(tuán)與PA6的端氨基原位生成的接枝共聚物有效降低了共混物的界面張力,接枝物中苯乙烯基團(tuán)與甲基丙烯酸甲酯(M)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚物(MBS)作用,有助于提高共混物的相容性;當(dāng)加入V2300-g-(MAH-co-St)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí),共混物分散相的尺寸明顯減小,力學(xué)性能得到較大提高。

孫莉等[26]采用多單體接枝增容聚合物共混新技術(shù),將自制的具有高接枝率的多單體接枝聚丙烯PP-g-(MAH-co-St),PP-g-(GMA-co-St)和PP-g-(MMA-co-St)三種增容劑分別添加到PP/PA6共混物中,熔融擠出造粒,注塑成型,制得PP/PA6為80/20的不同增容劑增容的共混物。研究了不同增容劑對(duì)PP/PA6共混物吸水性和摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明:自制的三種增容劑都能夠在不同程度上改善PA6/PP共混材料的吸水性。其中PP-g-(GMA-co-St)對(duì)PP/PA6共混體系增容、耐水性及耐磨性改善效果最好。

3 結(jié)語(yǔ)

PP/PA6復(fù)合材料因整合了PP、PA6的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的研究,其研究重點(diǎn)在于增容改性方面。常用增容劑的研究已經(jīng)比較成熟,但各種增容劑都存在優(yōu)缺點(diǎn),使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體需要進(jìn)行選擇。多單體熔融接枝技術(shù)增容改性PP/PA6有望成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。此外,對(duì)增容劑的研究大多局限于PP/PA6二元體系的增容改性上,工業(yè)技術(shù)期待能夠研制出應(yīng)用于PP、PA6與其它聚合物復(fù)合的多元共混體系的增容劑,使復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的性能。

[1]陳紅軍,劉長(zhǎng)維,宋加金,等.接枝共聚物對(duì)聚丙烯/尼龍6共混物結(jié)構(gòu)和性能的影響[J].塑料,2007,36(6):25-28.

[2]趙娟,崔怡,陳曉麗.接枝聚丙烯增容改性PP/PA6合金性能的研究[J].塑料工業(yè),2007,5(6):19-22.

[3]顏家學(xué),伍玉嬌,洪 逸,等.界面作用對(duì)PP/PA6共混體系相結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響[J].塑料工業(yè),2009,37(7):46-49.

Research of Progress on Compatibilizing Modification of PP/PA6 Blends

He Xiaofang1、2Wang Zhigang1Zhang Yanzhu1Dai Yahui1Cao Xinxin1、3
(1,School of Material Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000; 2,School of Material Science and Engineering,Southeast University,Nanjing 211189; 3,College of Chemistry and Environmental Science,Hebei University,Baoding 071000)

PP/PA6 blends are thermodynamics incompatible systems.Key of the research and development is the technology and mechanism of compatibility.This paper reviews the research progress on compatibilizing modi fi cation of PP/PA6 blends in recent years,and mainly introduces the application of functionalization of PP,compatibilizers such as maleic anhydride type,carboxyl or hydroxyl type,GMA type and multi-monomer fusing grafting modi fi ed polypropylene in the compatibilizing modi fi cation of PP/PA6 blends.The development trends of compatibilizing modi fi cation are also expected in this paper.

PP;PA6;Compatibilizer;Compatibilizing modi fi cation;blends

何小芳(1980.3~),女,博士生,講師,河南許昌人,目前從事無(wú)機(jī)粉體在聚合物改性中應(yīng)用研究

猜你喜歡
酸酐共聚物接枝
兩嵌段共聚物軟受限自組裝行為研究
丙烯酸丁酯和聚丙二醇二甲基丙烯酸酯水相懸浮接枝PP的制備
SBS接枝MAH方法及其改性瀝青研究
石油瀝青(2019年4期)2019-09-02 01:41:54
高接枝率PP—g—MAH的制備及其在PP/GF中的應(yīng)用
馬來(lái)酸酐接枝改性氯化聚氯乙烯的制備及其在PVC中的應(yīng)用
TDE-85/E-51/B-63/70酸酐環(huán)氧體系力學(xué)性能研究
馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠共聚物增容AES/PC共混物的研究
雙親嵌段共聚物PSt-b-P(St-alt-MA)-b-PAA的自組裝行為
EPDM接枝共聚物對(duì)MXD6/PA6/EPDM共混物性能的影響
DADMAC-AA兩性共聚物的合成及應(yīng)用
四会市| 平潭县| 历史| 嫩江县| 洪雅县| 勃利县| 东乌珠穆沁旗| 武隆县| 安化县| 赣州市| 肥乡县| 宜州市| 饶阳县| 利辛县| 德江县| 乃东县| 镇安县| 神池县| 新郑市| 临澧县| 惠东县| 彭泽县| 东源县| 绵竹市| 信阳市| 张家港市| 定兴县| 灵川县| 沈丘县| 阜城县| 崇左市| 宜春市| 宁蒗| 华容县| 刚察县| 罗江县| 塘沽区| 伊春市| 灌云县| 林甸县| 东山县|