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黏度对具有复合增容界面的聚烯烃/尼龙6合金相态演变的影响

黏度对具有复合增容界面的聚烯烃/尼龙6合金相态演变的影响

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作者：高彬湖北大学

学位级别：硕士

本文主要研究具有复合增容界面的聚合物合金体系分散相与基体相的黏度比对其形态结构的影响。在马来酸酐官能化聚烯烃／尼龙6共混体系中,我们加入少量马来酸酐官能化低分子量聚丁二烯(PB-g-MAH),在不改变基体树脂黏度的情况下,得到具有... 详细信息

本文主要研究具有复合增容界面的聚合物合金体系分散相与基体相的黏度比对其形态结构的影响。在马来酸酐官能化聚烯烃／尼龙6共混体系中,我们加入少量马来酸酐官能化低分子量聚丁二烯(PB-g-MAH),在不改变基体树脂黏度的情况下,得到具有复合增容界面的增容体系：即在合金体系的界面处既有PP-g-MAH和/或PE-g-MAH中的马来酸酐与PA6分子链端胺基反应原位形成的具有大分子量主链的PP-g-PA6和PE-g-PA6接枝共聚物,也有PB-g-MAH中马来酸酐与PA6分子链端胺基反应形成的具有低分子量主链的PB-g-PA6接枝共聚物。在这种具有复合增容界面的合金体系中,带有大分子量主链的接枝共聚物有利于界面应力的传递,使PA6粒子破裂并均匀分散;存在于两相界面处的而带有低分子量主链的接枝共聚物,则有利于扩展PA6与聚烯烃两相界面的曲率半径,使混炼过程中被拉长的PA6相粒子寿命延长,从而得到具有一定长径比而非球形的分散相。本文主要研究在PB-g-MAH含量一定时,PA6分散相粒径(若是球形或椭球形)或长径比(若为非球形)与两相黏度比之间的关系。基体黏度的变化通过将低黏度的PP-g-MAH与高黏度的PE-g-MAH按比例掺混来实现。研究结果表明,当聚烯烃基体相中PB-g-MAH含量较大,达到10wt%时,由于低分子量主链的接枝共聚物含量过高,两相黏度比(P=η尼龙6/η寨烯烃)从最大的PA6/PP-g-MAH体系(P=5.2)到最小的PA6/PE-g-MAH体系(P=0.65),体系都无法得到具有规则球形形态的分散相粒子;而当PB-g-MAH含量为5wt%时,当两相黏度比P在2.0到5.2之间时,尼龙6相为规则的球形存在。分散相尼龙6的粒子尺寸随黏度比的降低而减小。当尼龙6含量为30wt%时,其粒子直径从0,85μm降低到约0.6μm。这是因为黏度比大于2时,相对较稀的聚烯烃基体相使得剪切应力在共混物熔体中的传递变得困难,而且基体相黏度越小(P越大),有效应力传递越差,反之则越强。因此,当P逐渐减小时,由于剪切应力的增强,粒子变形和破碎的趋势增强,粒子尺寸变小;而当黏度比较小(P在0.65到1.6之间)时,分散相粒径小到难以进一步破碎的程度,体系中出现许多被拉长的分散相尼龙6,其长径比随两相黏度比的降低而增加,当PA6含量为30wt%时,两相黏度比从1.6下降到0.65,PA6拉长相的长径比会从3.9减小到3.3,其横截面直径会从0.35μm下降到0.2μm,远小于黏度比较大时球形PA6粒子的直径。说明当黏度比降低时,基体树脂的黏度增加,应力的传递变得顺畅,PA6粒子尺寸已经小到难以继续破裂的程度,其粒子受到剪切拉伸的几率变大,且基体黏度越大,PA6粒子被拉伸的程度越大,因为界面处有低分子量的PB-g-PA6存在,拉长的PA6相能得以保持而不至于在混炼结束后迅速恢复成球形粒子。甲酸抽提实验显示,当尼龙6的粒子被拉长时,PA6的抽提量大于相应的具有球形分散相的合金体系,说明了当体系中拉长的分散相含量较高时,体系出现局部共连续的几率增加,导致部分位于样品内部的PA6被甲酸刻蚀掉。

关键词：共混黏度比相形态改性聚烯烃复合增容

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