高韧性高流动性PPE/PA66合金

3m公司
⾼韧性⾼流动性PPE/PA66合⾦
聚苯醚(PPE)是⾮结晶性化合物,其耐热性、电性能、尺⼨稳定性及耐⽔解性都⼗分优良,但耐油性、耐溶剂性及加⼯流动性差。尼龙(PA)是结晶性化合物,其⼒学性能、耐油性、耐溶剂和耐磨性以及加⼯流动性均⼗分优良,但因其含酰胺键,分⼦间极性强,导致吸⽔率⾼,尺⼨稳定性较差,将两者熔融共混可弥补各⾃优缺点。因两者极性相差⼤,互不相容,简单熔融共混性能达不到要求,需采⽤合适的增容及增韧技术。
⽬前国内对PPE/PA改性的研究相当活跃,杨昆晓、马秀清等、陈锐等及邹军峰等分别从三螺杆挤出机的共混⼯艺条件、双螺杆挤出机不同混合设备、混料⽅式等设备及⼯艺⽅⾯制备了PPE/PA66合⾦。王欣发现采⽤1%柠檬酸的PPE /PA66合⾦性能效果好;Wang Shuai与Chiang Chih-Rong等研究发现,加⼊苯⼄烯–顺丁烯⼆酸酐(MAH)塑料(SMAH)后,PPE/PA6材料的⼒学性能可显著提⾼;许多学者[10–16]⽤不同增容剂如接枝的氢化聚苯⼄烯-(⼄烯丁烯⽆规共聚物)-聚苯⼄烯三嵌段共聚物(SEBS)、聚苯⼄烯-(⼄烯丙烯⽆规共聚物)-聚苯⼄烯三嵌段共聚物(SEPS)、接枝的聚烯烃弹性体(POE),MAH及其衍⽣物等⽅⾯对PPE/PA合⾦进⾏了⼤量的改性研究⼯作。
她来自台北PPE/PA合⾦材料⼴泛应⽤在汽车⾏业、航空航天、电⼦电器等领域中,在汽车⾏业的某些复杂结构件中,不但要求材料的韧性⾼,同时对材料的加⼯成型性提出了很⾼的要求。⾦发科技股份有限公司主要从PPE-g-MAH/PA66⽐
例,PA66种类及润滑剂种类等⽅⾯,探讨了合⾦材料的⼒学性能及流动性能,并制备出⾼韧性⾼流动性的PPE/PA66合⾦材料,该材料成功应⽤在汽车⾏业的复杂结构件中。
1、试样制备
(1) PPE-g-MAH材料的制备。
马钱子散将PPE树脂、MAH、增韧剂及其它助剂按⼀定⽐例在⾼速混合机上混合均匀,投⼊同向双螺杆挤出机中,经模头挤出、⽔冷、风⼲、切粒。1区⾄10区的挤出温度分别为260,260,270,280,250,250,250,250,260,280℃。
(2) PPE-g-MAH/PA66共混物的制备。
将制备好的PPE-g-MAH与PA66树脂、其它助剂按⽐例混合均匀,按照1区⾄10区的挤出温度分别为
260,260,270,280,250,250,250,250,260,280℃的挤出⼯艺造粒,共混物经⼲燥后注塑成标准样条,注塑温度为260~300℃。
2、不同PPE-g-MAH/ PA66⽐例对合⾦性能的影响
(1)不同PPE-g-MAH/PA66⽐例对合⾦⼒学性能的影响。
表1及图1对⽐了不同PPE-g-MAH/PA66⽐例对合⾦⼒学性能的影响。随着PA66含量的增加,合⾦的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量呈现规律性的增加;合⾦的缺⼝冲击强度先缓慢增加后迅速降低,当PA66含量在50份时,合⾦的缺⼝冲击强度达到最⾼值310 J/m。原因是随着PA66含量的增加,PPE-g-MAH与PA66原料的相容性逐渐变好,当PA66质量分数为50%时,PPE-g-MAH与PA66原料的相容性最佳,使得PPE-g-MAH/PA66合⾦的缺⼝冲击强度最⾼。
(2)不同PPE-g-MAH/PA66⽐例的合⾦的流动性能。
图2为不同PPE-g-MAH/PA66⽐例的合⾦的流动性。由图2可知,随着PA66含量的增加,合⾦的MFR显著增加,由初始的5.6 g/10 min逐渐增加到140 g/10 min以上。这是由于PPE原料为⾮晶型材料,玻璃化转变温度⾼达210℃,挤出加⼯成型困难,MFR低;⽽PA66原料为结晶型材料,超过熔点后,MFR⾼,易加⼯成型。故随着PA66含量的增加,合⾦中的PPE含量减少,合⾦的流动性显著增加。综合材料的⼒学性能及流动性能,选⽤PA66在PPE/PA66中的质量分数为50%。
3、PA66种类对合⾦性能的影响
(1) PA66种类对合⾦⼒学性能的影响。
表2对⽐了不同PA66种类对合⾦⼒学性能的影响。由表2得出,PPE/PA66 EP–158合⾦材料的⼒学
性能最⾼,特别是材料的缺⼝冲击强度,由PPE/PA66 21SPC的310 J/m提⾼到580 J/m,原因是PA66 EP–158树脂相对其它两款树脂PA66 21SPC和PA66 EPR24,其黏度更⼤,与PPE-g-MAH在加⼯熔融过程中因黏度相近更易形成“共熔融”,两者的相容性更好,从⽽导致PA66 EP–158合⾦的缺⼝冲击强度最⾼。PPE/PA66 EPR24合⾦的拉伸强度、弯曲强度及弯曲弹性模量与PPE/PA66 21SPC合⾦的相当,但缺⼝冲击强度下降明显,主要是不同⼚家的PA66树脂与PPE-g-MAH 反应的程度不同导致。
(2) PA66种类对合⾦流动性的影响。
不同PA66种类的PPE/PA66合⾦的MFR如图3所⽰。合⾦的MFR由⾼到低依次为,PA66 EPR24>PA66
21SPC>PA66 EP–158。这可能是因为虽然PA66 EPR24和PA66 21SPC两款树脂的黏度都在2.4左右,因不同公司的封端技术不同,PA66树脂与PPE-g-MAH的反应程度不⼀样,导致合⾦的MFR相差很⼤;⽽PA66 EP–158树脂的黏度为2.7,黏度⽐其它两款树脂PA66 21SPC及PA66 EPR24的黏度⼤,合⾦的流动性差,MFR低。
考虑缺⼝冲击强度最优,选⽤PA66 EP–158树脂,其在PPE/PA66中的质量分数为50%。
哈尔滨体育学院学报4、不同润滑剂种类对合⾦性能的影响
上述合⾦的缺⼝冲击强度已经达到很⾼的⽔平,但其MFR仍然不⾼,在汽车⾏业的某些复杂结构件中仍⽆法满⾜使⽤要求,需要进⼀步优化合⾦材料的流动性能。
润滑剂是为了改善塑料在成型加⼯时的流动性和脱模性,从⽽提⾼制品性能的⼀种助剂。其作⽤是降低物料之间及物料和加⼯设备表⾯的摩擦⼒,从⽽降低熔体的流动阻⼒,降低熔体黏度,提⾼熔体的流动性。
润滑剂按其组成分为:烯烃类、脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂肪酸酯类、⾦属皂盐类等。妇科新药
(1)不同润滑剂种类对合⾦性能的影响。
表3对⽐了不同润滑剂种类对合⾦⼒学性能的影响。由表3可以看出,⽆论加⼊哪种类型的润滑剂,材料的各⽅⾯⼒学性能都有不同程度的下降。其中,加⼊脂肪族酰胺类润滑剂C,合⾦材料的⼒学性能相对较好,缺⼝冲击强度能保持在较理想的范围内,加⼊其它润滑剂,缺⼝冲击强度下降明显。
(2)不同润滑剂种类对合⾦流动性的影响。
3种不同润滑剂种类对合⾦的MFR的影响如图4所⽰。由图4可见,加⼊润滑剂后,合⾦的MFR有⼤幅度提⾼,含脂肪族酰胺类合⾦的MFR提⾼得最明显,由原来的30 g/10 min提⾼到65 g/10 min。原因是在PPE-g-MAH/PA66合⾦体系中,PA66基体为连续相,加⼊酰胺类润滑剂后,因润滑剂中酰胺
红寨论坛键与PA66树脂中酰胺键结构相近,根据相似相容原理,该润滑剂与合⾦材料的相容性可能最好,从⽽提⾼PPE/PA66合⾦材料的流动性也更为显著。
综上所述,通过优选质量分数为50%的PA66 EP–158和选⽤脂肪族酰胺类润滑剂C,兼顾了合⾦的⼒学性能特别是缺⼝冲击强度和流动性能,成功应⽤在汽车⾏业的复杂结构件中。
5、结论
(1)熔融共混挤出⾃制PPE-g-MAH,通过调节PPE-g-MAH/PA66的⽐例,当PA66质量分数为50%时,合⾦的缺⼝冲击强度能达到最⼤值;
(2)通过筛选PA66种类,优选黏度为2.7的PA66 EP–158后,合⾦的缺⼝冲击强度最⾼,但流动性降低;
(3)为了进⼀步提⾼PPE/PA66合⾦的流动性,通过筛选不同类型的润滑剂,加⼊脂肪族酰胺类润滑剂在不明显降低合⾦⼒学性能的情况下,可⼤幅度提⾼合⾦材料的流动性能,由原来的30 g/10 min提⾼到65 g/10 min。从⽽制备了⾼
⾦⼒学性能的情况下,可⼤幅度提⾼合⾦材料的流动性能,由原来的30 g/10 min提⾼到65 g/10 min。从⽽制备了⾼韧性⾼流动性的PPE/PA66合⾦。
该⽂章摘⾃:江翼,禹权,丁超,等.⾼韧性⾼流动性PPE/PA66合⾦制备及性能[J].⼯程塑料应⽤,2020,48(2):24–27.

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