增强增韧PA6共混工艺和结构性能研究.doc

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1、增强增韧PA6共混工艺与结构性能的研究潘燕子邓如生陈如意黄安民（株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲，412007）摘要：本文研究了共混挤出温度、螺杆转速、螺杆组合三大因素对增强增韧PA6复合材料的结构与性能的影响。发现采用合适的挤出温度、螺杆转速及螺杆组合，可制备出高强度、高韧性PA6复合材料，其常温缺口冲击强度可达35KJ/m2,低温（-30℃）缺口冲击强度达28KJ/m2，拉伸强度达到128MPa。关键词：PA6韧性增强共混工艺一前言尼龙作为五大工程塑料中最大的品种，广泛应用于机械、电子、电器、交通纺织等工业，其需求增长超过15%，特别是近年来国内汽车工业迅速发

2、展，给尼龙提供了更为广阔的市场。尤其是增强增韧尼龙，由于其具有高强度、高韧性等性能，满足汽车、轨道交通车辆对强度和耐寒耐候性的要求，具有广阔的应用前景。在以往的增强增韧PA6产品研发中，人们只关注材料的强度。随着室外应用的扩大，要求材料既有高强度、又具有耐低温性能，即所谓的高强度、高韧性尼龙复合材料的研制成为尼龙改性技术的又一大课题。在增强增韧改性尼龙研究中，我们发现，材料的抗冲击性能与拉伸强度始终是一对难以解决的矛盾，单凭配方调整很难找到平衡这一矛盾的办法。我们试图通过工艺条件的合理设计，结合体系组成设计，达到理想的结果。二实验与检测1.实验原料：PA6YH-800

3、,巴陵石化公司产增韧剂1佛山柏晨高分子新材料有限公司增韧剂2AKEMA偶联剂KH550,KH560市售润滑分散剂市售玻纤988A,巨石集团2.实验设备与仪器双螺杆挤出机TSE-35A南京瑞亚高聚物设备公司高级毛细管流变仪RH7-D，英国Malvern公司万能材料试验机CMT-10000N,深圳新三思实验设备公司冲击试验机GJC501，承德试验机有限公司扫描电子显微镜S-4800型日本日立公司3.性能测试缺口冲击强度按GB/T1843-2008测试；拉伸强度按GB/T1040-1992测试；弯曲强度按GB/T9341-2008测试；微观结构：用冲击试验的断面经表面喷金后

4、用SEM观察并照片；4.试验过程将增韧剂、偶联剂。润滑分散剂与PA6充分混合后，加入双螺杆主加料料斗，玻纤从螺杆第五节加入。按设定的不同工艺条件共混挤出造粒，得到所需增强增韧PA6复合材料；将其在110度下烘干制样，测试其力学性能，微观结构及其他物性。三结果与讨论1.PA6共混体系组分及其流变特性在增韧PA6共混体系研究中，研究共混组分的流变特性有助于优化设计共混体系组成和挤出工艺，从而得到理想的复合材料。1.1不同粘度PA6的流变特性图1不同分子量的PA6熔体粘度随温度的变化曲线图2不同分子量的树脂其粘度（260℃）随剪切速率的变化曲线图-1是不同粘度即不同分子量的

5、PA6树脂熔体粘度与挤出温度的关系。从图中可以看出，高粘度树脂对剪切速度的敏感性较低粘树脂高【1】；熔体粘度随挤出温度的增加而明显下降；在相同挤出温度下，高粘PA6的熔体粘度比低粘PA6高。从图-2看出，在低剪切区，高粘度PA6的粘度随剪切速率增加而明显下降，而低粘PA6的熔体粘度的变化较小，，在高剪切区，两种PA6的熔体粘度与剪切速率变化规律基本一致；在同一剪切速率下，高粘PA6的熔体粘度比低粘PA6低。1.2不同增韧剂的流变特性图3不同增韧剂其熔体粘度随温度的变化曲线图4不同增韧剂其粘度（260℃）随剪切速率的变化曲线图3，图4是两种不同的热塑性弹性体的流变特性。

6、我们发现：两种弹性体的熔体粘度与挤出温度变化规律基本一致，增韧剂-1的熔体粘度比增韧剂-2高；增韧剂的熔体粘度与剪切速率的关系曲线中，在低剪切区，增韧剂-1的熔体粘度随剪切速率增加而急剧下降，当剪切速率增至一定程度时，其熔体粘度变化不大【2】。1.3增韧PA6复合材料的流变特性图5PA6/弹性体共混体系其熔体粘度随温度的变化曲线图6PA6/弹性体共混体系其熔体粘度随剪切速率的变化曲线PA6/弹性体共混体系【3】的流变特性如图5，图6所示。从图-5看出PA6/弹性体共混体系的熔体粘度随温度变化规律与高粘PA6相似，与剪切速率变化规律则与增韧剂-1很类似；说明在PA6中加

7、入弹性体后，使PA6的熔体粘度明显增加。1.挤出温度对力学性能的影响共混挤出温度对增强增韧PA6力学性能影响很大，挤出温度影响PA6/弹性体基材的熔融速度，弹性体在PA6连续相中的扩散速度以及分散程度。图7挤出温度设定对增韧体系冲击强度的影响从图-7看出在235度以下，随基础温度的升高，共混体系的冲击强度随之提高，在235-250度间，均可获得较高的冲击强度。说明在这个温度范围内，增韧剂和PA6的熔融与分散较好。图8挤出温度对材料拉伸/弯曲强度的影响弹性体分散越好，共混体的抗冲击强度就越高；同时，影响共混熔体对玻纤的浸润与包覆的程度，熔体对玻纤的浸润