PP固相接枝物增容PPPA6共混物的界面相互作用和力学性能精.docx

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PP固相接枝物增容PPPA6共混物的界面相互作用和力学性能精

　第19卷第1期　2003年1月

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

.19,No.1Vol

Jan.2003

PP固相接枝物增容PPPA6共混物的

界面相互作用和力学性能

李笃信1,2,贾德民1

（1华南理工大学高分子系,广东广州510641;

2

Ξ

湘潭大学高分子系,湖南湘潭411105

摘要:

研究了PP固相接枝混合三单体（gPP增容PPPA6共混物的界面相互作用和力学性能,结果表明,该gPP是PPPA6共混物的有效增容剂,在PPPA6共混物的所有组成范围内,加入少量的gPP均可达到良好的增容效果,能显著提高共混物的力学性能。

固相接枝物对PPPA6共混体系的增容效果与固相接枝物用量及制备固相接枝物时第三单体的用量相关。

通过Molau实验、傅里叶红外变换光谱测试、抽提实验等证实:

gPP的加入使得PPPA6共混物在共混过程中就地形成了两相之间的增容剂PP2

g2PA6,增强了两相界面间的相互作用,gPP用量越大,PP2g2PA6的生成量越大,两相间的界面相互作

用越强。

关键词:

PPPA6共混物;增容;固相接枝物;力学性能;界面相互作用

中图分类号:

TQ325.1+4　　　文献标识码:

A　　　文章编号:

100027555（20030120120204

　　当前最成功的改善PPPA6共混物相容

性的方法是采用PP2g2MAH来实现反应性增容[1],但熔融法制备PP2g2MAH作为PPPA6共混物的增容剂有一定的局限性。

固相接枝法是一种广泛应用于各种聚合物接枝改性的较好方法,与熔融接枝法等其它接枝方法相比,具有许多优点[2]。

用PP固相接枝MAH或者混合单体可以得到支链较长、MAH含量较高的PP接枝共聚物,该类固相接枝物可望应用于PPPA6共混物而实现反应性增容

1　实验部分1.1　主要原料

PP:

F401,辽宁盘锦化工厂产品;PA6:

Al2liedSignalCo.,用前真空80℃干燥16h以上;PP固相接枝物:

PP固相接枝MMA、MAH及

第三单体,实验室自制,记为gPP。

1.2　共混物的制备

将一定比例的PP、gPP、PA6及助剂混合,经预处理后送入535SLJK双螺杆挤出机熔融挤出制得共混物,反应挤出时各区温度分别为200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、240℃、235℃、235℃,转速为240rmin。

1.3　共混物的分析测试

1.3.1　力学性能:

按GB1040-79在lns2tron1122万能材料实验机上测定试样的拉伸强

。

聚合物共混物中不同相区间的界面相互作用是一个非常基本而又十分重要的问题,共混物的相容性通过界面特性反映出来,界面相互作用影响共混物的形态结构和性能[5]。

共混物的界面相互作用对促进两相间的界面结合,改善共混物的微观结构形态,提高共混物的性能起着重要的作用。

本文采用PP固相接枝混合三单体增容PPPA6共混物,研究了增容共混物的力学性能和界面相互作用。

[3,4]

度,按GB1043-79在简支梁冲击试验机上测定试样的冲击强度。

1.3.2　Molau实验[6]:

取一定量的PPPA6（3070共混物,加入甲酸加热搅拌至完全溶

Ξ收稿日期:

2001201219;修订日期:

2001204224

　基金项目:

广东省自然科学基金资助项目（950266

　作者简介:

李笃信,男,37岁,博士后,副教授.　联系人:

贾德民.

解,静置数日,观察样品的分层及乳化现象。

1.3.3　傅里叶红外变换光谱（FT2IR:

PP　

80共混物经甲酸抽提除去PA6后,PA6（20

残余部分用Nicolet760FT2IR仪进行红外光

谱测试。

1.3.4　抽提实验:

准确称取一定量的PPPA6（8020共混物,用二甲苯抽提一定时间除去PP后,干燥称量,计算残余部分的比例

。

2.1.2　抽提实验:

Fig.2为PP20共PA6（80

混物经二甲苯抽提后,残留物含量与gPP用量的关系曲线。

对于简单机械共混的PPPA6共

混物,由于PP和PA6两相间的界面相互作用很差,PP很容易溶于二甲苯而被抽提出去,残留物主要是PA6及微量力化学接枝的PP。

加入gPP增容后,PP2g2PA6的就地生成使得共混物中PP和PA6两相间的界面相互作用增强,PP难以用二甲苯溶解被抽提出去;gPP用量越大,两相之间的增容剂PP2g2PA6的生成量越大,两相间的界面相互作用越强,两相结合力越强,相容性越好,用二甲苯抽提后,残留物中所含PP就多,因而随着gPP用量的增加,残留物含量增加

。

Fig.1　MolautestgraphsofPPPA6blend

（amechanicalblend;（b:

compatibilizedblend

.

（amechanical

blend

Fig.2　Plotofresidueafterextraction

2　结果与讨论

2.1　共混物的界面相互作用

2.1.1　70Molau实验:

Fig.1为PPPA6（30

共混物的Molau实验照片,对于PPPA6的简单机械共混物,由于PP和PA6两相间的相容性差,界面相互作用很弱,用甲酸制得的共混物乳浊液稳定性较差,稍放置一段时间,溶液即呈现明显的相分离,下层透明溶液为溶于甲酸的PA6溶液,上层白色部分为不溶于甲酸的PP。

但对于用gPP增容的PPPA6共混物,放置一段时间后乳浊液仍然处于稳定状态,这是由于共混过程中就地形成的PP2g2PA6充当了两相之间的增容剂,使得PP和PA6两相间界面相互作用增加,相容性改善;同时由于PP2g2PA6聚集在乳浊液的界面上形成乳浊液的保护,使乳浊液处于稳定状态。

（bcompatibilizedblend

Fig.3　FT-IRspectrumofPPPA6blendsafterex-traction

2.1.3　IR分析:

Fig.3为PP80共PA6（20

混物经甲酸抽提除去游离的PA6后,残留物的红外光谱图。

对于PPPA6简单机械共混物,经甲酸抽提后,绝大部分PA6已除去,其残留物仅有微量的3300cm-1、1640cm-1、1530cm

、1260cm-1的PA6的-NH基特征吸收峰,少量的-NH基特征吸收峰可能来自共混过程中的力化学接枝生成的微量PP2g2PA6。

对

-1

于gPP增容的PPPA6共混物,则具有很强的-NH基特征吸收峰,说明增容共混物虽然经甲酸抽提,但是在残留物中PA6较多,进一步证实了gPP的加入使得共混物在共混过程中形成了PP2g2PA6,增强了两相界面间的相互作用,难以用抽提方法除去。

此外,与gPP的红外光谱图比较,发现gPP的反应基团特征吸收峰消失,说明挤出共混过程中发生了化学反应,就地形成了PP2g2PA6[7]。

2.2　共混物的力学性能

2.2.1　不同单体比例对共混物力学性能的影

响:

我们采用固相接枝在同样条件下制备了PP2g2MAH、PP2g2MAHMMA、PP2g2MMA、gPP,将其分别应用于PPPA6共混物体系的

增容,结果如Tab.1所示,四种固相接枝物均能增容PPPA6共混物,其中以gPP效果最佳,原因是:

MMA及第三单体能与MAH共聚,有利于提高接枝率及得到较长的支链,此外,第三单体还具有一定的韧性,第三单体的作用从Fig.4得到了进一步说明。

.1　ThemechanicalpropertiesofcompatibilizedPPTabPA6blends

Tensilestrength（MPa（2

24.592.56

2231.773.09

2230.462.74

2232.943.54

33.954.47

3solid2phasegraftcopolymer=

5%.

Fig.4　Theeffectof3rdmonomermechanicalpropertiesof

20blends（compatibilizer=6.25%PPPA6（80Fig.5　Theinfluenceofcompatibilizeramountonthemechani-20

blendscalpropertiesofPPPA6（80

Fig.6　TheMechanicalpropertiesofPPPA6blends

1:

withoutcompatibilizer;2:

withcompatibilizer.

　　Fig.4为固定MMAMAH比例,改变第三单体的比例所得到的gPP增容PPPA6共混物的力学性能。

随着第三单体比例的增加,共混物的力学性能增加,但是第三单体比例增加到15%以后,力学性能反而下降,这是因为在

保持单体总用量不变的前提下第三单体量太多,势必使得MMAMAH的用量减小,一方面造成gPP的接枝率降低,不利于增容;另一方面第三单体在反应增容时因其反应活性较MAH、MMA稍低,在其含量较高时也不利于

增容。

2.2.2　gPP用量对共混物力学性能的影响:

Fig.5为gPP用量对共混物力学性能的影响。

的两相界面粘合增强,相容性改善,从而提高共混物的力学性能。

参

考

文

献

随着增容剂用量的增加,共混物的拉伸强度、冲击强度增加,这表明在一定范围内加入的gPP越多,两相界面可发生化学反应的化学键越多,PP与PA6的相容性越好。

但是当gPP的用量超过6.25%后,性能反而下降,意味着少量的gPP就能显示出明显的增容作用,用量过大反而无益。

2.2.3　不同PPPA6比例的共混物力学性能:

Fig.6为不同PPPA6比例的共混物力学性能,在PPPA6共混物的所有组成范围内,加入少量的gPP均可达到良好的增容效果,共混物的力学性能包括拉伸强度和冲击强度总是优于不加gPP者。

说明gPP是PPPA6共混物的有效增容剂。

在熔融共混的挤出过程中,gPP和PA6反应就地形成PP2g2PA6,使得共混物

[1]　李笃信（LIDu2xin,贾德民（JIADe2min.工程塑料

应用（EngineeringPlasticApplication,1998,26（10:

27.

[2]　RengarajanR,etal.J.A