PA6/PP共混管材配方研究
2022-06-09
PP作为通用热塑性塑料，与其他塑料相比，密度低，屈服强度，拉伸强度等机械性能均较优异，吸水性小，耐油及耐化学性能优良，易加工且成本较低，并有突出的耐应力开裂性和耐磨性。但PP存在低温脆性，硬度较低成型收缩率大，易老化等缺点。PA6具有良好的综合性能，如冲击强度和拉伸强度高，摩擦系数小，自润滑性好，耐磨性和化学稳定性好有自熄性等，广泛应用于汽车，电子电气，机械，铁路，兵器和建筑等领域。但PA6强极性的特点，使其吸水或吸湿率大，影响制品的尺寸稳定性和电性能。
聚丙烯管不含任何增塑剂，不会霉变和滋生细菌，不含有害成分，无毒，耐热性高，耐压，耐腐蚀性能好。加入阻隔料PA6后，其阻隔性能明显上升，从而可以适合各种有特殊用途的管材。可广泛应用于化工用管、建筑用管、民用管材、工业用管、天然气管道、汽车用管等。
1实验部分
1.1样品制备
将St和MAH两种单体以及PP和一些助剂在高速混合机里充分混合，然后在挤出机中进行熔融接枝造粒，制成接枝母粒。再将接枝物母料、PP、PA6及其他助剂在双螺杆挤出机挤出造粒。通过改变配方制成多种样品。
1.2测试与表征
1.2.1力学性能测试
将样品制片，水煮交联后干燥，然后在万能试验机上按GB1040-92测试其拉伸强度和断裂伸长率。
1.2.2吸油率的测试
为了实验的方便，可采用国标HG2-146-65对塑料耐油性的测定方法（即测定吸油值的方法）来标定阻隔性，它是测定材料阻隔性能的方法之一。
将挤出共混物用模具压成薄板，裁成小片，并在60℃下干燥10h，称其质量W1（未水煮交联的），然后浸在60℃的二甲苯中15h后取出，快速称量得W2，再在80℃下干燥10h后称量W3，最后计算吸油率。
吸油率=（W2-W3）/W1×100%
2结果与讨论
2.1相容剂的选择
2.1.1红外光谱分析
图1为纯PP与抽提过的PP-g-MAH的红外光谱图。
从图1，2，3中可以看出，近似1730cm-1的吸收峰为接枝上的羰基的特征吸收峰，840cm-1是聚丙烯C-H面外弯曲振动。三种接枝物都在近似1730cm-1出现了明显的吸收峰，说明接枝单体MAH，ITA，AA都成功的接枝到PP分子链上。
2.1.2接枝率的计算
将提纯后的样品干燥后制片。薄片用丙酮洗净后烘干，用红外光谱仪测定3各特征基团（PP骨架：2722cm-1，羰基：1732cm-1，苯乙烯：702cm-1）的吸光度比。根据标准曲线可以得到接枝率的绝对值。1732cm-1和840cm-1（聚丙烯C-H面外弯曲振动）的峰面积之比即两基团吸光度比，它反映了聚丙烯上接枝单体接枝率的相对大小，即PP的相对接枝率，然后根据下式计算接枝率。
RGMAH/ITA/AA=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）
从红外谱图1中可得：RGMAH=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）=0.31
从红外谱图2中可得：RGITA=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）=0.20
从红外谱图3中可得：RGAA=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）=0.17
结论：单体MAH的接枝效果最好。
2.2不同配方对力学性能和吸油率的影响
在图4可以看出，在PA6用量固定为15%时，PA6/PP共混体系的拉伸强度，随PP-g-MAH用量的增加，拉伸强度迅速增加，在接枝物用量为2%时增加尤其明显，超过这个范围后又略有增加，在接枝物用量为8%时，开始下降。从图中还可以看出，随PP-g-MAH用量的增加，断裂伸长率先降低，当相容剂用量在3%时，达到最低值，超过该范围后一直增加，当接枝物用量为6%～8%时，增加尤其明显。综上所述，接枝物用量应控制在6%～8%为最佳。
2.2.2相容剂用量对吸油率影响
在图5可以看出，在PA6用量固定为15%时，PA6/PP共混体系的吸油率，随PP-g-MAH用量的增加先迅速减小，当PP-gMAH用量为4%-6%时，达到最小值，超过这范围后略有增加。当PP-g-MAH用量为4%-6%时，吸油率达到最小值，比未加接枝物时减少了56%。综上所述，PP-g-MAH用量应控制在4%-6%为最佳。
2.2.3PA6的用量对力学性能的影响
在图6可以看出，在阻隔树脂用量与加入PP-g-MAH比例为4：1时，PA6/PP共混体系的拉伸强度，随阻隔树脂PA6用量的增加一直增加，在PA6用量在20%～25%时，增加尤其明显。从图6还可以看出，随阻隔树脂PA6用量的增加，断裂伸长率一直增加，当阻隔树脂用量在25%～30%时，增加尤其明显。综上所述，阻隔树
在图7可以看出，在阻隔树脂用量与加入PP-g-MAH比例为4：1时，PA6/PP共混体系的吸油率随阻隔树脂用量的增加一直减小，在阻隔树脂用量为25%～30%时减小尤其明显。综上所述，阻隔树脂用量控制在25%～30%为最佳。
3结论
3.1通过对PP与三种相容剂PP-g-MAH，PP-g-ITA，PP-gAA的红外光谱分析，以及接枝率的计算知，相容剂PP-g-MAH的接枝率最高。
3.2当配方中阻隔树脂用量恒为15%，改变相容剂用量时，使体系力学性能最佳的相容剂PP-g-MAH用量为6%～8%。
3.3当配方中阻隔树脂用量恒为15%，改变相容剂用量时，使体系耐油性最佳的相容剂PP-g-MAH用量应控制在4%-6%。
3.4当配方中阻隔树脂用量与相容剂用量比例为4：1，改变阻隔树脂用量时，使体系力学性能最佳的阻隔树脂用量应控制在25%～30%。
3.5当配方中阻隔树脂用量与相容剂用量比例为4：1，改变阻隔树脂用量时，使体系耐油性最佳的阻隔树脂用量为25%～30%。
参考文献
[1]吴培熙.聚合物共混改性原理及工艺[M].北京：中国轻工业出版社，1996（2）.
[2]程俊，钱军民等.PA6/PP共混物的研究进展[J].化工新型材料，2001，29（2）.
[3]蒋婵杰，曾汉民等.聚丙烯阴离子接枝尼龙6的合成[J].塑料，2002，31（5）.
聚丙烯管不含任何增塑剂，不会霉变和滋生细菌，不含有害成分，无毒，耐热性高，耐压，耐腐蚀性能好。加入阻隔料PA6后，其阻隔性能明显上升，从而可以适合各种有特殊用途的管材。可广泛应用于化工用管、建筑用管、民用管材、工业用管、天然气管道、汽车用管等。
1实验部分
1.1样品制备
将St和MAH两种单体以及PP和一些助剂在高速混合机里充分混合，然后在挤出机中进行熔融接枝造粒，制成接枝母粒。再将接枝物母料、PP、PA6及其他助剂在双螺杆挤出机挤出造粒。通过改变配方制成多种样品。
1.2测试与表征
1.2.1力学性能测试
将样品制片，水煮交联后干燥，然后在万能试验机上按GB1040-92测试其拉伸强度和断裂伸长率。
1.2.2吸油率的测试
为了实验的方便，可采用国标HG2-146-65对塑料耐油性的测定方法（即测定吸油值的方法）来标定阻隔性，它是测定材料阻隔性能的方法之一。
将挤出共混物用模具压成薄板，裁成小片，并在60℃下干燥10h，称其质量W1（未水煮交联的），然后浸在60℃的二甲苯中15h后取出，快速称量得W2，再在80℃下干燥10h后称量W3，最后计算吸油率。
吸油率=（W2-W3）/W1×100%
2结果与讨论
2.1相容剂的选择
2.1.1红外光谱分析
图1为纯PP与抽提过的PP-g-MAH的红外光谱图。
从图1，2，3中可以看出，近似1730cm-1的吸收峰为接枝上的羰基的特征吸收峰，840cm-1是聚丙烯C-H面外弯曲振动。三种接枝物都在近似1730cm-1出现了明显的吸收峰，说明接枝单体MAH，ITA，AA都成功的接枝到PP分子链上。
2.1.2接枝率的计算
将提纯后的样品干燥后制片。薄片用丙酮洗净后烘干，用红外光谱仪测定3各特征基团（PP骨架：2722cm-1，羰基：1732cm-1，苯乙烯：702cm-1）的吸光度比。根据标准曲线可以得到接枝率的绝对值。1732cm-1和840cm-1（聚丙烯C-H面外弯曲振动）的峰面积之比即两基团吸光度比，它反映了聚丙烯上接枝单体接枝率的相对大小，即PP的相对接枝率，然后根据下式计算接枝率。
RGMAH/ITA/AA=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）
从红外谱图1中可得：RGMAH=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）=0.31
从红外谱图2中可得：RGITA=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）=0.20
从红外谱图3中可得：RGAA=（lgx1/x2）/（lgy1/lgy2）=0.17
结论：单体MAH的接枝效果最好。
2.2不同配方对力学性能和吸油率的影响
在图4可以看出，在PA6用量固定为15%时，PA6/PP共混体系的拉伸强度，随PP-g-MAH用量的增加，拉伸强度迅速增加，在接枝物用量为2%时增加尤其明显，超过这个范围后又略有增加，在接枝物用量为8%时，开始下降。从图中还可以看出，随PP-g-MAH用量的增加，断裂伸长率先降低，当相容剂用量在3%时，达到最低值，超过该范围后一直增加，当接枝物用量为6%～8%时，增加尤其明显。综上所述，接枝物用量应控制在6%～8%为最佳。
2.2.2相容剂用量对吸油率影响
在图5可以看出，在PA6用量固定为15%时，PA6/PP共混体系的吸油率，随PP-g-MAH用量的增加先迅速减小，当PP-gMAH用量为4%-6%时，达到最小值，超过这范围后略有增加。当PP-g-MAH用量为4%-6%时，吸油率达到最小值，比未加接枝物时减少了56%。综上所述，PP-g-MAH用量应控制在4%-6%为最佳。
2.2.3PA6的用量对力学性能的影响
在图6可以看出，在阻隔树脂用量与加入PP-g-MAH比例为4：1时，PA6/PP共混体系的拉伸强度，随阻隔树脂PA6用量的增加一直增加，在PA6用量在20%～25%时，增加尤其明显。从图6还可以看出，随阻隔树脂PA6用量的增加，断裂伸长率一直增加，当阻隔树脂用量在25%～30%时，增加尤其明显。综上所述，阻隔树
在图7可以看出，在阻隔树脂用量与加入PP-g-MAH比例为4：1时，PA6/PP共混体系的吸油率随阻隔树脂用量的增加一直减小，在阻隔树脂用量为25%～30%时减小尤其明显。综上所述，阻隔树脂用量控制在25%～30%为最佳。
3结论
3.1通过对PP与三种相容剂PP-g-MAH，PP-g-ITA，PP-gAA的红外光谱分析，以及接枝率的计算知，相容剂PP-g-MAH的接枝率最高。
3.2当配方中阻隔树脂用量恒为15%，改变相容剂用量时，使体系力学性能最佳的相容剂PP-g-MAH用量为6%～8%。
3.3当配方中阻隔树脂用量恒为15%，改变相容剂用量时，使体系耐油性最佳的相容剂PP-g-MAH用量应控制在4%-6%。
3.4当配方中阻隔树脂用量与相容剂用量比例为4：1，改变阻隔树脂用量时，使体系力学性能最佳的阻隔树脂用量应控制在25%～30%。
3.5当配方中阻隔树脂用量与相容剂用量比例为4：1，改变阻隔树脂用量时，使体系耐油性最佳的阻隔树脂用量为25%～30%。
参考文献
[1]吴培熙.聚合物共混改性原理及工艺[M].北京：中国轻工业出版社，1996（2）.
[2]程俊，钱军民等.PA6/PP共混物的研究进展[J].化工新型材料，2001，29（2）.
[3]蒋婵杰，曾汉民等.聚丙烯阴离子接枝尼龙6的合成[J].塑料，2002，31（5）.