PA6／ABS 共混及增容改性

徐冬梅，劉太闖，孫龍

(徐州工業(yè)職業(yè)技術學院，江蘇徐州 221140)

聚己內酰胺(PA6)具有較高的力學強度、優(yōu)異的耐磨抗震吸音性、優(yōu)異的耐化學藥品腐蝕性及良好的加工流動性，是尼龍中應用廣泛的產品之一[1–2]。但其熔體強度低導致了注塑成型時容易流涎，分子極性引起的吸水率大以及低溫下沖擊強度低都影響了 PA6 的應用[3–6]。

丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)性能優(yōu)良，既具有韌、硬、剛等優(yōu)良的力學性能，又有較好的尺寸穩(wěn)定性、表面光澤度、電鍍性能等[7]。將PA6與ABS 共混，得到的共混物具有高流動性、高沖擊強度和高斷裂伸長率的特性[8–9]。雖然結晶的PA6和非結晶的ABS 相容性不好，但是通過添加相容劑、填充劑等第三組分后可以改變共混物的結晶，取得較好的改性效果[10–12]。張宇等[13]考察了相容劑ABS–馬來酸酐接枝物和苯乙烯–馬來酸酐接枝物(SMA)對PA6／ABS 共混物分散性的影響，發(fā)現兩種相容劑對于PA6／ABS 共混體系都是有效的。蔡緒福等[14]利用SMA 作為相容劑，考察了相容劑用量和PA6／ABS 共混比對共混體系力學性能的影響，發(fā)現PA6／ABS／SMA 共混體系配比為100 ∶10 ∶6 時，拉伸性能與沖擊性能達到最佳。郝成君等[15]選用馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體為相容劑，考察了其對PA6／ABS 力學性能的影響。

筆者以馬來酸酐接枝ABS(ABS-g-MAH)作為相容劑，考察了ABS 及相容劑用量對PA6／ABS 共混材料性能的影響。

1 實驗部分

1．1 原材料

PA6：1013T，徐州騰飛工程塑料有限公司；

ABS：PA–757K，鎮(zhèn)江奇美化工有限公司；

ABS-g-MAH：東莞市樟木頭佳桐塑膠原料經營部；

抗氧劑1010：上海翎?；び邢薰?。

1．2 儀器及設備

真空干燥箱：DZF–6210 型，上海賀德實驗設備有限公司；

高速混合機：SHR10L 型，張家港億利機械有限公司；

同向雙螺桿配混擠出機：CTE35 型，科倍隆科亞(南京)機械有限公司；

注塑機：CS–130／90 型，常州華豐機械有限公司；

缺口型制樣機：Q1M11 型，深圳三思縱橫科技股份有限公司；

電子萬能試驗機：GT–AT–7000LA 型，高鐵檢測儀器有限公司；

沖擊試驗機：XJJ–5 型，承德市東來檢測儀器有限公司。

1．3 試樣制備

將 PA，ABS，ABS-g-MAH 于 80 ℃ 干 燥 12 h后經高速混合機初混合，然后加入雙螺桿擠出機塑化后造粒，注塑成型制備試樣。擠出機一區(qū)～七區(qū)溫度分別為 175，185，195，205，215，220，220℃，機頭溫度215℃，主機頻率5 MHz。注塑機機筒一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)溫度分別為 230，240，260℃，射嘴溫度245℃，保壓時間 4 s。

1．4 性能測試

沖擊性能按GB／T 1843–2008 測試，擺錘能量5.5 J，擺錘速率 3.46 m／s。

拉伸性能按 GB／T 1040.1–2006 測試，1A 型試樣，拉伸速率50 mm／min。

收縮率按 GB／T 15585–1995 測試。

2 結果與討論

2．1 ABS 用量對 PA6／ABS 共混物性能的影響

(1)拉伸性能。

以 ABS 用量 0，10，20，30，40 份，分別與 100 份的PA6 樹脂進行共混，共混物的拉伸性能見圖1。

圖1 不同ABS 用量PA6／ABS 共混物的拉伸性能

由圖1 可以看出，ABS 的加入使共混物拉伸強度低于PA6 的拉伸強度，但PA6 強度的保持率都在90%以上，ABS 用量40 份時共混物的拉伸強度最低，PA6 的拉伸強度保持率為92.3%。這是因為純PA6 的拉伸強度為56.9 MPa，高于ABS 的拉伸強度4.5 MPa，隨著ABS 用量的增加，使PA6 中結晶區(qū)域減少，而破壞結晶需要較大能量[16]，所以材料拉伸強度比純PA6 的拉伸強度低。

(2)沖擊性能。

ABS 本身具有良好的沖擊強度(22 kJ／m2)，而PA6 是高結晶材料，其沖擊性能并不好，表現為脆性。不同ABS 用量共混物的沖擊性能見圖2。

圖2 不同ABS 用量PA6／ABS 共混物的沖擊性能

由圖2 可以看出，隨著ABS 用量的增加，共混物的沖擊強度呈先上升后下降趨勢，ABS 用量為10 份時，沖擊強度達到最高值6.1 kJ／m2。從增韌機理看，ABS 增韌PA6 屬于橡膠粒子增韌機理[17]。而橡膠粒子增韌塑料的關鍵是能否引發(fā)銀紋，引發(fā)剪切帶，而引發(fā)銀紋和剪切帶的關鍵取決于相容性。

(3)收縮性能。

PA6 一般注塑的收縮率為1.4%～1.8%，ABS為0.4%～0.9%。不同ABS 用量共混物的收縮率見圖3?？梢钥闯?，ABS 用量不同時共混物的收縮率變化不大。

圖3 不同ABS 用量PA6／ABS 共混物的收縮率

2．2 相容劑用量對PA6／ABS 共混物性能的影響

(1)拉伸性能。

相容劑能夠提高不相容體系的相容性，從而提高體系的綜合力學性能，相容劑的好壞，可通過共混體系的性能得以體現[18]。固定PA6 用量為100份，ABS 用量為10 份，改變相容劑ABS-g-MAH 的用量為 0，3，6，9，12 份，考察不同相容劑用量 PA6／ABS 共混物的拉伸強度，見圖4。

圖4 不同相容劑用量PA6／ABS 共混物的拉伸強度

由圖4 可以看出，相容劑ABS-g-MAH 的加入，使得PA6／ABS 共混物的拉伸強度先上升后下降，相容劑用量為3 份時，拉伸強度最大，超過9 份后下降明顯。這是因為相容劑改善了PA6／ABS 共混物的界面，增加了界面強度，提高了拉伸強度；當相容劑用量過多后，破壞了PA6 的結晶性，導致拉伸強度下降。

(2)沖擊性能。

不同相容劑用量PA6／ABS 共混物的沖擊性能見圖5。由圖5 可以看出，加入相容劑ABS-g-MAH顯著提高了PA6／ABS 的沖擊強度。這是因為相容劑ABS-g-MAH 促進了PA6／ABS 共混物分散相粒子的細化，使PA6 的結晶度下降，改善了共混物的抗沖擊能力，使共混物的沖擊強度提高[19]。當相容劑用量超9 份時，極性MAH 含量相對增加是體系脆性增加、沖擊強度下降主要因素。

圖5 不同相容劑用量PA6／ABS 共混物的沖擊強度

3 結論

(1)隨著 ABS 用量增加，PA6／ABS 共混物的拉伸強度下降，沖擊強度先上升后下降，收縮率變化不大。ABS 用量為10 份時綜合性能較好。

(2)相容劑 ABS-g-MAH 對 PA6／ABS 共混物的性能有較明顯的影響，隨著相容劑用量增加，拉伸強度先上升后下降；沖擊強度上升顯著，但當用量超過9 份時沖擊強度開始下降。