PP与PA6共混改性配方设计及性能测试

PP与PA6共混改性配方设计及性能测试

题目： PP与PA6共混改性配方设计及性能测试 摘 要:本文综述了PP与PA6共混改性的研究情况，其讲述了PP与PA6共混的主要原料、各种助剂、组分及配方，并介绍了PP与PA6共混的步骤制定与实施。并研究了不同份量的PA6对PP与PA6共混的工艺与产品质量的影响，根据实践结果总结出PP与PA6共混改性中PA6的最佳份量，讨论加工工艺过程中的注意事项。 关键词: 聚丙烯 尼龙6 共混改性

目录

1.引言...........................................................................................1 2.实验...........................................................................................5 3.结果与分析...............................................................................7 4.结论............................................................................................8 5.参考文献....................................................................................9 6.附录............................................................................................9

1.引言

PP作为典型的结晶聚合物，自从1957年开始工业化生产以来发展迅速，是一种应用广泛的塑料。近年来，PP已成为五大通用合成树脂中增长速度最快、新产品最为活跃的品种。它具有密度小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电率较小、耐应力开裂、耐化学药品、无毒等优点，但也有一些缺点，如低温脆性，成性收缩率较大，热变形温度不高，耐光、耐磨性差，不易染色，

（

PP的共混改性主要针对上述缺点进行。

1）

PA为大品种工程塑料,具有优良的力学性能，耐磨性，自润滑性，耐腐蚀性和较好的成型加工性。利用PA对PP进行共混改性，克服了二者固有的缺点，所得的材料具有优良的综合性能，已成为新的开发热点。目前有关PP/PA共混的研究，包括PP/PA6、PP/PA66、PP/PA11、PP/PA12、PP/PA1010、PP/PA6/EDPM、PP/PA66/EDPM、PP/PA6/SEBS（苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯嵌段共聚物）等诸多共混体系，研究最较多的是PP/PA6体系。

(2)

PP为非极性聚合物，与强极性的PA不具有

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热力学相容性，为获得满意的共混效果，必须改性或采用增溶剂改善两种组分的相容性。PP/PA体系所用的增溶剂有：PP-g-MAH、EPR-g-MAH、SEBS-g-MAH、离子交联聚合物。邱友德等研究了增强PA6/PP-g-MAH（聚丙烯接枝马来酸酐）和PA/PP/PP-g-MAH，指出PP-g-MAH可以明显改善合金的相容性，得到性能优良的产品。段建华等研究了PP/PA6/SEBS共混体系，少量的SEBS可使共混物的冲击韧性得到显著的改善，制得超韧共混物。Beltrame等比较了乙烯丙烯酸丁酯-马来酸酐、EVA-g-MAH对PE/PP/PA的增容作用，认为前者的增容效果较好。沈经纬等研究了PP-g-ITA（衣康酸）对PP/PA的增容作用。Sathe等认为，PP-g-MAH作为增溶剂可显著改善PP/PA的形态及

（力学性能，尤以4.8%的含量最佳。

2）

2.实验

2.1 配方设计

1）配方设计依据：

PP：非极性聚合物，PP具有良好的耐水、耐油及耐化学性，电绝缘性，吸水性小，一定的强度、弹性和硬度，良好的加工性和突出的抗弯曲疲劳性等优点；但是同时PP也存在着热变形温度低、成型收缩率大，耐光性差和不易染色等问题。

PA6：极性聚合物，PA-6 具有高强度、弹性好、耐磨耐化学腐蚀性等优点。但是也具有吸水性高，尺寸稳定性差和低温和干态条件下韧性差等缺点。 PP-g-MAH：相容剂，使PP与PA6这两种极性不同的树脂更好的混合。其中

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PP-g-MAH的量为PA-6的1/4时最佳。

在保留PP优良的特性条件下，PP/PA-6共混能改善PP的成型收缩率、耐热性和不易染色的特性，拓宽PP的应用领域。 2）材料选择：PP（T30S）、PA、PP-g-MAH（XB-2000） 3）配方

表1实验配方 对照组 1 2 3 4 5 PP 100 100 100 100 100 100 PA-6 0 5 10 15 20 25 PP-g-MAN 0 1.25 2.5 3.75 5 6.25

2.2 主要设备器械

同向平衡双螺杆挤出机 规格？ 厂家？ 塑料混色机 烘箱

熔体流动速率仪 摆锤冲击试验机 注射成型机 微机控制电子万能测试机

2.3 工艺流程

2.3.1 工艺流程图 1）粒料工艺

PP 混干燥 挤出共PA-6

图1 ？？

2）制样

切干燥 冷却 拉条

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共混物干燥 图2

注射性能

2.3.2 实验过程

1）物料称量

按照配方称取原料：PP 2000g PA-6 400g PP-g-NAH 100g

2）预处理

先将PA-6放到烘箱中干燥2h，温度为80℃。 同向平衡双螺杆挤出机预热，各区的设定温度如下

表 一区二区三区四区五区六区八区九区机头控温 控温 控温 控温 控温 控温 控温 控温 控温 七区控温 设定170 180 190 195 200 210 温度 225 235 235 225 3）混合

当PA-6干燥完毕后，把PP,PA-6，PP-g-MAH一起投到塑料混色机中混合5分钟，使材料混合均匀。 4）挤出造粒

先用纯PP清洗挤出机，当清理完废料后，加入混合好的PP/PA-6混合材料，挤出、拉条、造粒。 过程中工艺参数如下 一区二区三区四区五区六区八区九区机头料温控温 控温 控温 控温 控温 控温 控温 控温 控温 料压 七 - 4 -

区控温 实际170 181 191 195 200 209 225 235 240 232 9.95温度 MPa 设定170 180 190 195 200 210 235 235 225 温度 225 主机转速：10.1 喂料转度：13.8

5）粒料干燥

把挤出的粒料干燥6-8个小时。

6）注射试样

先把注塑机调好工艺参数预热，各段温度设定为220℃ 210℃ 205℃ 205℃ 200℃ 195℃射出位置及压力如下

表

位置 六段 五段 四段 三段 二段 一段 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 50 50 40.0 80 80 压力 0 速度 0

7）性能测试

分别按国标GB/ T1040—92 实验速度：50mm/min，GB/T 16420—1996 测试PP/PA-6共混材料的拉伸强度和简支梁冲击强度。

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7.1 冲击强度测试

用游标卡尺测量并记录各试样的尺寸，录入计算机清除各项数据进行测试。测试结果如下

试样 高度宽度缺口吸收冲击/mm /mm /mm 功/J 强度/KJ/m2 1 9.80 4.02 1.00 0.289.5954 89134 2 9.68 4.02 1.00 0.3010.260 21641 3 9.82 4.06 1.00 0.3110.382 29719 4 9.74 4.04 1.00 0.289.7609 348 5 9.84 4.06 1.00 0.3110.42

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4 82906 10.08593 平均值 9.776 4.04 1.00 0.2998

7.2 拉伸强度测试

用游标卡尺测量并记录各试样的尺寸，录入计算机清除各项数据进行测试。测试结果如下

第 1 根 第 2 根 第 3 根 第 4 根 第 5 根 平均值 断裂伸长率 ％ 101.73 99.95 40.50 54.61 85.43 拉伸强度 拉伸屈服偏置屈服弹性模量 最大力 应力 应力 MPa MPa MPa MPa N 30.15 30.15 281.64 1197.98 31.12 31.12 215.45 1232.31 31.20 31.20 211.10 1235.48 31.22 31.22 273.69 1233.65 31.13 31.13 246.29 1228.94 31.15 31.15 224.28 1232.243

3.结果与分析

3.1 PA-6的份量对PP/PA-6混合材料冲击强度的影响

141210冲击强度86420051015PA-6的份量202530冲击强度 图3

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由图3可以看出加入PA-6对PP的冲击性能明显增强，加入5份时达到最大，当到10到15份时趋于平衡，20份以后开始下降。

3.2 PA-6的量对PP/PA-6混合材料的拉伸强度的影响

3231.531

拉伸强度30.53029.52928.505101520PA-6的量2530拉伸强度 由图可以看出加入PA-6对PP的拉伸强度总体来说是有所增强的，图中的数据由于注射试样时的工艺参数没有调好，注射速度慢了，导致材料还没完全填满模具时就冷却了，从而影响了试样的拉伸性能，导致所测数据不准确。所以无法判断PA-6最佳的份量。 3.3工艺对制品性能的影响

1）螺杆转速的影响：螺杆挤出机的转速大小直接影响组分的流变性能，并由此

（3）

影响熔融共混中分散相的分散程度。 2）共混温度的影响：共混温度是重要的参数之一，经查资料得知，当温度在240℃时，PP/PA-6体系中PA-6粒子在PP连续相中的分散程度很好，几乎看不出来

（3）

两者间的界面层，也就是说该共混体系中两材料之间的粘合程度很好。

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4.结论

1）用PA-6改性PP能增强PP的拉伸强度，冲击强度等性能。

2）在PP/PA-6体系中加入PP-g-MAH能有效改善共混体系两材料的相容性，增强两者的粘结度，提高共混物的机械性能。

3）在PP/PA-6共混体系，随PA-6增加，共混改性塑料的熔体流动速率随着减低，力学性能出现先上升后降低的趋势，当PP/PA6=100／15时共混物的机械性能最好。

5.参考文献

(1)王文广，塑料配方设计，448，北京：化学工业出版社 (2)赵敏，改性聚丙烯新材料，224，北京：化学工业出版社 (3)周宛槺，郭秀生，于德梅.PP/PA-6聚合物共混物的介电性能与微观结构，高分子材料科学与工程，2003,19（2）,138-139

6.附录

1）HGT 16420-1996塑料冲击性能小试样试验方法

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2）GB/T 1040—92塑料拉伸性能测试方法

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