聚氯乙烯(PVC)是一種價廉、阻燃性好的通用塑料為滿足各種實際應(yīng)甩常用無機(jī)物粉體或其他聚合物對PVC進(jìn)行復(fù)合改性。較早使用CaCO 改性PVC,增強(qiáng)與增韌不能同時進(jìn) 且會影響PVC的流動性能而難于加工;此后,又使用工程塑料來改性PVC,得到了強(qiáng)度和韌性都好的PVC復(fù)合材料。常用于改性PVC的工程塑料有ABS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。聚酰胺(PA)是應(yīng)用較為廣泛的一種工程塑料,將PA6與PVC共混,可以制得具有較高的力學(xué)性能及具有特殊功能的材料。若以乙烯一丙烯酸正丁酯.一氧化碳共聚物(EnBACO)為相容劑制備了一系列耐油、耐溶劑性好的PVC/PA共混材料,Robert等以氯乙烯一乙酸乙酯一乙烯醇三元共聚物為相容劑,制備了PVC/PA66、PA6、PA46、PA69等一系列具有多層結(jié)構(gòu)的PVC/PA復(fù)合材料,在此報道中的一系列PVC/PA復(fù)合材料當(dāng)中,PVC/PA6的性能較好。Kim BJ以自制的十二內(nèi)酰胺.己內(nèi)酯嵌段共聚物為相容劑成功制得了PVC/PA12復(fù)合材料。近年來,國內(nèi)也出現(xiàn)相關(guān)報道,主要有PVC/三元共聚尼龍(NT-150,1010鹽/己內(nèi)酰胺/66鹽=7/1/2) 、PVC/PA1 1 、PVC/PA1010 等。本文研究了PA6含量對PVC/PA6共混物的相形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果如下:
圖1 PA66/PVC共混物沖擊斷面SEM照片
1.PA6對PVC/PA6共混物相形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
隨著PA6含量的增加,PA6粒子在PVC基體中的分散粒徑逐漸增大。當(dāng)PA6含量為10% 時,PA6以球狀分散在PVC基體中,其分散粒徑約為1¨m,且分散尺寸隨著PA6含量的增加而增大;當(dāng)PA6含量為30% 時,PA6以不規(guī)則粒子形式分散在PVC基體中,其分散粒徑約為5gm ;當(dāng)PA6含量為40% 時,PVC/PA6出現(xiàn)共連續(xù)傾向;當(dāng)PA6含量為50% 時,PVC與PA6間無明顯相界面,形成微觀共連續(xù)結(jié)構(gòu)。這主要是由于PA6的流動性優(yōu)于PVC,易于包覆未熔融或未完全熔融的PVC粒子和穿梭于PVC基體間。因此,當(dāng)PA6含量增加時,并沒有以較大粒子的形態(tài)分散在PVC中,而是與PVC以相互穿梭的形式形成共連續(xù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)PA6含量為60% 時,PVC以不規(guī)則形狀分散于連續(xù)相PA6中。
2.DSC分析
從圖2可以看出,PVC/PA6共混物呈無定形結(jié)構(gòu)。這主要是因為低熔點PA6的結(jié)晶度僅為9.5% ,另外,EVA—g—MAH中酸酐基團(tuán)可以與PA6形成大量氫鍵,限制PA6分子鏈的運動,導(dǎo)致共混物中PA6的結(jié)晶能力下降,故PVC/PA6共混物呈現(xiàn)出無定形狀態(tài)。
3.PVC/PA6共混物的力學(xué)性能
圖3是PVC/PA6共混物的缺IZl沖擊強(qiáng)度曲線。從圖3可以看出,對于不同配比的PVC/PA6共混物,隨著PA6含量的增加,其沖擊強(qiáng)度整體上先上升再下降較后趨于平緩。當(dāng)PA6含量少于10% 時,PVC/PA6共混物的沖擊強(qiáng)度隨著PA6含量的增加而升高;當(dāng)PA6含量為10%時,PVC/PA6共混物的沖擊強(qiáng)度達(dá)到較大值,為6.29kJ/m ,是純PVC的1.39倍;當(dāng)PA6含量超過10% 時,PVC/PA6共混物的沖擊強(qiáng)度隨著PA6含量的增加而降低,PA6含量為30% 時,共混物沖擊強(qiáng)度降到較低,甚至低于純PVC的沖擊強(qiáng)度,約為3.5 kJ/m 。這是由于EVA—g-MAH與PA6在共混物中的配比(1/4)固定,隨著PA6含量的增加,EVA—g—MAH的含量也相應(yīng)增加,EVA—g.MAH與PVC中的 氫形成氫鍵作用,隨著EVA—g—MAH含量的增加,共混物中的分子問氫鍵也有所增加,大量氫鍵的生成導(dǎo)致共混物的沖擊性能下降。當(dāng)PA6含量超過30% ,隨著PA6含量的增加,PVC/PA6共混物的沖擊強(qiáng)度變化不大。PA6含量少于30% 時,PVC/PA6的缺口沖擊強(qiáng)度主要是與共混物的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。結(jié)合圖1可知,PVC/PA6的沖擊強(qiáng)度較高點對應(yīng)著分散相分散尺寸為1gm的共混物,當(dāng)PA6含量大于10~/0后,PA6在PVC/PA6共混物中的分散尺寸增大,與其相對應(yīng)的共混物的沖擊強(qiáng)度也呈下降趨勢。另外,結(jié)合圖2可知,影響PVC/PA6共混物沖擊強(qiáng)度的主要微觀因素是分散相的分散狀態(tài)結(jié)構(gòu)。
4.PVC/PA6共混物的拉伸性能
圖4是PVC/PA6共混物的拉伸強(qiáng)度曲線。從圖4可以看出,其變化趨勢同沖擊強(qiáng)度的變化趨勢基本一致,都是在PA6含量為10% 時達(dá)到較大值,此時共混物的拉伸強(qiáng)度為60MPa,較純PVC提高了30%。當(dāng)PA6含量超過10% ,共混物的拉伸強(qiáng)度逐漸降低;當(dāng)PA6含量超過35% 以后,拉伸強(qiáng)度逐漸趨于平穩(wěn)。從圖3和圖4可以看出,當(dāng)PVC與PA6的配比為90/10時,共混物的缺IzI沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都較純PVC有明顯改善。
5.結(jié)論
(1)以EVA—g—MAH為相容劑,且其與PA6的配比為1/4時,可以實現(xiàn)PVC與PA6的共混。
(2)PA6含量為10% 時,PVC/PA6共混物的分散相尺寸較??;PA6含量在50% 時,共混物出現(xiàn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
(3)PVC與PA6的配比為90/10時,共混物的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度較PVC分別提高了約50%與30%。