徐冬梅，劉太闖，孫龍

(徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221140)

聚己內(nèi)酰胺(PA6)具有較高的力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)異的耐磨抗震吸音性、優(yōu)異的耐化學(xué)藥品腐蝕性及良好的加工流動(dòng)性，是尼龍中應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品之一[1–2]。但其熔體強(qiáng)度低導(dǎo)致了注塑成型時(shí)容易流涎，分子極性引起的吸水率大以及低溫下沖擊強(qiáng)度低都影響了 PA6 的應(yīng)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(xué)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(dòng)性、高沖擊強(qiáng)度和高斷裂伸長(zhǎng)率的特性[8–9]。雖然結(jié)晶的PA6和非結(jié)晶的ABS 相容性不好，但是通過(guò)添加相容劑、填充劑等第三組分后可以改變共混物的結(jié)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(lái)酸酐接枝物和苯乙烯–馬來(lái)酸酐接枝物(SMA)對(duì)PA6／ABS 共混物分散性的影響，發(fā)現(xiàn)兩種相容劑對(duì)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(duì)共混體系力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)PA6／ABS／SMA 共混體系配比為100 ∶10 ∶6 時(shí)，拉伸性能與沖擊性能達(dá)到最佳。郝成君等[15]選用馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴彈性體為相容劑，考察了其對(duì)PA6／ABS 力學(xué)性能的影響。

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

1 實(shí)驗(yàn)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(jīng)營(yíng)部；

抗氧劑1010：上海翎睿化工有限公司。

1．2 儀器及設(shè)備

真空干燥箱：DZF–6210 型，上海賀德實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

高速混合機(jī)：SHR10L 型，張家港億利機(jī)械有限公司；

同向雙螺桿配混擠出機(jī)：CTE35 型，科倍隆科亞(南京)機(jī)械有限公司；

注塑機(jī)：CS–130／90 型，常州華豐機(jī)械有限公司；

缺口型制樣機(jī)：Q1M11 型，深圳三思縱橫科技股份有限公司；

電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)：GT–AT–7000LA 型，高鐵檢測(cè)儀器有限公司；

沖擊試驗(yàn)機(jī)：XJJ–5 型，承德市東來(lái)檢測(cè)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(jīng)高速混合機(jī)初混合，然后加入雙螺桿擠出機(jī)塑化后造粒，注塑成型制備試樣。擠出機(jī)一區(qū)～七區(qū)溫度分別為 175，185，195，205，215，220，220℃，機(jī)頭溫度215℃，主機(jī)頻率5 MHz。注塑機(jī)機(jī)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(shí)間 4 s。

1．4 性能測(cè)試

沖擊性能按GB／T 1843–2008 測(cè)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(cè)試，1A 型試樣，拉伸速率50 mm／min。

收縮率按 GB／T 15585–1995 測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2．1 ABS 用量對(duì) 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(jìn)行共混，共混物的拉伸性能見(jiàn)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(qiáng)度低于PA6 的拉伸強(qiáng)度，但PA6 強(qiáng)度的保持率都在90%以上，ABS 用量40 份時(shí)共混物的拉伸強(qiáng)度最低，PA6 的拉伸強(qiáng)度保持率為92.3%。這是因?yàn)榧働A6 的拉伸強(qiáng)度為56.9 MPa，高于ABS 的拉伸強(qiáng)度4.5 MPa，隨著ABS 用量的增加，使PA6 中結(jié)晶區(qū)域減少，而破壞結(jié)晶需要較大能量[16]，所以材料拉伸強(qiáng)度比純PA6 的拉伸強(qiáng)度低。

(2)沖擊性能。

ABS 本身具有良好的沖擊強(qiáng)度(22 kJ／m2)，而PA6 是高結(jié)晶材料，其沖擊性能并不好，表現(xiàn)為脆性。不同ABS 用量共混物的沖擊性能見(jiàn)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(qiáng)度呈先上升后下降趨勢(shì)，ABS 用量為10 份時(shí)，沖擊強(qiáng)度達(dá)到最高值6.1 kJ／m2。從增韌機(jī)理看，ABS 增韌PA6 屬于橡膠粒子增韌機(jī)理[17]。而橡膠粒子增韌塑料的關(guān)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(guān)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(jiàn)圖3?？梢钥闯?，ABS 用量不同時(shí)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(duì)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(xué)性能，相容劑的好壞，可通過(guò)共混體系的性能得以體現(xiàn)[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(qiáng)度，見(jiàn)圖4。

圖4 不同相容劑用量PA6／ABS 共混物的拉伸強(qiáng)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(qiáng)度先上升后下降，相容劑用量為3 份時(shí)，拉伸強(qiáng)度最大，超過(guò)9 份后下降明顯。這是因?yàn)橄嗳輨└纳屏薖A6／ABS 共混物的界面，增加了界面強(qiáng)度，提高了拉伸強(qiáng)度；當(dāng)相容劑用量過(guò)多后，破壞了PA6 的結(jié)晶性，導(dǎo)致拉伸強(qiáng)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(jiàn)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(qiáng)度。這是因?yàn)橄嗳輨〢BS-g-MAH 促進(jìn)了PA6／ABS 共混物分散相粒子的細(xì)化，使PA6 的結(jié)晶度下降，改善了共混物的抗沖擊能力，使共混物的沖擊強(qiáng)度提高[19]。當(dāng)相容劑用量超9 份時(shí)，極性MAH 含量相對(duì)增加是體系脆性增加、沖擊強(qiáng)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(qiáng)度

3 結(jié)論

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

(2)相容劑 ABS-g-MAH 對(duì) 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(qiáng)度先上升后下降；沖擊強(qiáng)度上升顯著，但當(dāng)用量超過(guò)9 份時(shí)沖擊強(qiáng)度開始下降。