PA6含量对PVC/PA6共混物形态结构与力学性能的影响
栏目：行业动态 发布时间：2021-06-01 15:53
聚氯乙烯(PVC)是一种价廉、阻燃性好的通用塑料为满足各种实际应甩常用无机物粉体或其他聚合物对PVC进行复合改性。较早使用CaCO 改性PVC，增强与增韧不能同时进 且会影响PVC的流动性能...
聚氯乙烯(PVC)是一种价廉、阻燃性好的通用塑料为满足各种实际应甩常用无机物粉体或其他聚合物对PVC进行复合改性。较早使用CaCO 改性PVC，增强与增韧不能同时进 且会影响PVC的流动性能而难于加工；此后，又使用工程塑料来改性PVC，得到了强度和韧性都好的PVC复合材料。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)是应用较为广泛的一种工程塑料，将PA6与PVC共混，可以制得具有较高的力学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)为相容剂制备了一系列耐油、耐溶剂性好的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为相容剂，制备了PVC／PA66、PA6、PA46、PA69等一系列具有多层结构的PVC／PA复合材料，在此报道中的一系列PVC／PA复合材料当中，PVC／PA6的性能较好。Kim BJ以自制的十二内酰胺．己内酯嵌段共聚物为相容剂成功制得了PVC／PA12复合材料。近年来，国内也出现相关报道，主要有PVC／三元共聚尼龙(NT-150，1010盐／己内酰胺／66盐=7／1／2) 、PVC／PA1 1 、PVC／PA1010 等。本文研究了PA6含量对PVC／PA6共混物的相形态结构和力学性能的影响。实验结果如下：
图1 PA66/PVC共混物冲击断面SEM照片
1.PA6对PVC／PA6共混物相形态结构的影响
随着PA6含量的增加，PA6粒子在PVC基体中的分散粒径逐渐增大。当PA6含量为10％ 时，PA6以球状分散在PVC基体中，其分散粒径约为1¨m，且分散尺寸随着PA6含量的增加而增大；当PA6含量为30％ 时，PA6以不规则粒子形式分散在PVC基体中，其分散粒径约为5gm ；当PA6含量为40％ 时，PVC／PA6出现共连续倾向；当PA6含量为50％ 时，PVC与PA6间无明显相界面，形成微观共连续结构。这主要是由于PA6的流动性优于PVC，易于包覆未熔融或未完全熔融的PVC粒子和穿梭于PVC基体间。因此，当PA6含量增加时，并没有以较大粒子的形态分散在PVC中，而是与PVC以相互穿梭的形式形成共连续结构。当PA6含量为60％ 时，PVC以不规则形状分散于连续相PA6中。
2.DSC分析
从图2可以看出，PVC／PA6共混物呈无定形结构。这主要是因为低熔点PA6的结晶度仅为9．5％ ，另外，EVA—g—MAH中酸酐基团可以与PA6形成大量氢键，限制PA6分子链的运动，导致共混物中PA6的结晶能力下降，故PVC／PA6共混物呈现出无定形状态。
3.PVC／PA6共混物的力学性能
图3是PVC／PA6共混物的缺IZl冲击强度曲线。从图3可以看出，对于不同配比的PVC／PA6共混物，随着PA6含量的增加，其冲击强度整体上先上升再下降较后趋于平缓。当PA6含量少于10％ 时，PVC／PA6共混物的冲击强度随着PA6含量的增加而升高；当PA6含量为10％时，PVC／PA6共混物的冲击强度达到较大值，为6．29kJ／m ，是纯PVC的1．39倍；当PA6含量超过10％ 时，PVC／PA6共混物的冲击强度随着PA6含量的增加而降低，PA6含量为30％ 时，共混物冲击强度降到较低，甚至低于纯PVC的冲击强度，约为3．5 kJ／m 。这是由于EVA—g-MAH与PA6在共混物中的配比(1／4)固定，随着PA6含量的增加，EVA—g—MAH的含量也相应增加，EVA—g．MAH与PVC中的 氢形成氢键作用，随着EVA—g—MAH含量的增加，共混物中的分子问氢键也有所增加，大量氢键的生成导致共混物的冲击性能下降。当PA6含量超过30％ ，随着PA6含量的增加，PVC／PA6共混物的冲击强度变化不大。PA6含量少于30％ 时，PVC／PA6的缺口冲击强度主要是与共混物的微观结构有关。结合图1可知，PVC／PA6的冲击强度较高点对应着分散相分散尺寸为1gm的共混物，当PA6含量大于10~／0后，PA6在PVC／PA6共混物中的分散尺寸增大，与其相对应的共混物的冲击强度也呈下降趋势。另外，结合图2可知，影响PVC／PA6共混物冲击强度的主要微观因素是分散相的分散状态结构。
4.PVC／PA6共混物的拉伸性能
图4是PVC／PA6共混物的拉伸强度曲线。从图4可以看出，其变化趋势同冲击强度的变化趋势基本一致，都是在PA6含量为10％ 时达到较大值，此时共混物的拉伸强度为60MPa，较纯PVC提高了30％。当PA6含量超过10％ ，共混物的拉伸强度逐渐降低；当PA6含量超过35％ 以后，拉伸强度逐渐趋于平稳。从图3和图4可以看出，当PVC与PA6的配比为90／10时，共混物的缺IzI冲击强度和拉伸强度都较纯PVC有明显改善。
5.结论
(1)以EVA—g—MAH为相容剂，且其与PA6的配比为1／4时，可以实现PVC与PA6的共混。
(2)PA6含量为10％ 时，PVC／PA6共混物的分散相尺寸较小；PA6含量在50％ 时，共混物出现结晶结构。
(3)PVC与PA6的配比为90／10时，共混物的冲击强度和拉伸强度较PVC分别提高了约50％与30％。
图1 PA66/PVC共混物冲击断面SEM照片
1.PA6对PVC／PA6共混物相形态结构的影响
随着PA6含量的增加，PA6粒子在PVC基体中的分散粒径逐渐增大。当PA6含量为10％ 时，PA6以球状分散在PVC基体中，其分散粒径约为1¨m，且分散尺寸随着PA6含量的增加而增大；当PA6含量为30％ 时，PA6以不规则粒子形式分散在PVC基体中，其分散粒径约为5gm ；当PA6含量为40％ 时，PVC／PA6出现共连续倾向；当PA6含量为50％ 时，PVC与PA6间无明显相界面，形成微观共连续结构。这主要是由于PA6的流动性优于PVC，易于包覆未熔融或未完全熔融的PVC粒子和穿梭于PVC基体间。因此，当PA6含量增加时，并没有以较大粒子的形态分散在PVC中，而是与PVC以相互穿梭的形式形成共连续结构。当PA6含量为60％ 时，PVC以不规则形状分散于连续相PA6中。
2.DSC分析
从图2可以看出，PVC／PA6共混物呈无定形结构。这主要是因为低熔点PA6的结晶度仅为9．5％ ，另外，EVA—g—MAH中酸酐基团可以与PA6形成大量氢键，限制PA6分子链的运动，导致共混物中PA6的结晶能力下降，故PVC／PA6共混物呈现出无定形状态。
3.PVC／PA6共混物的力学性能
图3是PVC／PA6共混物的缺IZl冲击强度曲线。从图3可以看出，对于不同配比的PVC／PA6共混物，随着PA6含量的增加，其冲击强度整体上先上升再下降较后趋于平缓。当PA6含量少于10％ 时，PVC／PA6共混物的冲击强度随着PA6含量的增加而升高；当PA6含量为10％时，PVC／PA6共混物的冲击强度达到较大值，为6．29kJ／m ，是纯PVC的1．39倍；当PA6含量超过10％ 时，PVC／PA6共混物的冲击强度随着PA6含量的增加而降低，PA6含量为30％ 时，共混物冲击强度降到较低，甚至低于纯PVC的冲击强度，约为3．5 kJ／m 。这是由于EVA—g-MAH与PA6在共混物中的配比(1／4)固定，随着PA6含量的增加，EVA—g—MAH的含量也相应增加，EVA—g．MAH与PVC中的 氢形成氢键作用，随着EVA—g—MAH含量的增加，共混物中的分子问氢键也有所增加，大量氢键的生成导致共混物的冲击性能下降。当PA6含量超过30％ ，随着PA6含量的增加，PVC／PA6共混物的冲击强度变化不大。PA6含量少于30％ 时，PVC／PA6的缺口冲击强度主要是与共混物的微观结构有关。结合图1可知，PVC／PA6的冲击强度较高点对应着分散相分散尺寸为1gm的共混物，当PA6含量大于10~／0后，PA6在PVC／PA6共混物中的分散尺寸增大，与其相对应的共混物的冲击强度也呈下降趋势。另外，结合图2可知，影响PVC／PA6共混物冲击强度的主要微观因素是分散相的分散状态结构。
4.PVC／PA6共混物的拉伸性能
图4是PVC／PA6共混物的拉伸强度曲线。从图4可以看出，其变化趋势同冲击强度的变化趋势基本一致，都是在PA6含量为10％ 时达到较大值，此时共混物的拉伸强度为60MPa，较纯PVC提高了30％。当PA6含量超过10％ ，共混物的拉伸强度逐渐降低；当PA6含量超过35％ 以后，拉伸强度逐渐趋于平稳。从图3和图4可以看出，当PVC与PA6的配比为90／10时，共混物的缺IzI冲击强度和拉伸强度都较纯PVC有明显改善。
5.结论
(1)以EVA—g—MAH为相容剂，且其与PA6的配比为1／4时，可以实现PVC与PA6的共混。
(2)PA6含量为10％ 时，PVC／PA6共混物的分散相尺寸较小；PA6含量在50％ 时，共混物出现结晶结构。
(3)PVC与PA6的配比为90／10时，共混物的冲击强度和拉伸强度较PVC分别提高了约50％与30％。
