特种铸造及有色合金

高韧性高流动性合金制备及性能

 

Jiang Yi, Yu Quan, Ding Chao,et al. Preparation and properties of PPE/PA66 alloy with high toughness and fluidity[J]. Engineering Plastics Application,2020,48(2):24-27.

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[1],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[2-3]、马秀清等[4]、陈锐等[5]及邹军峰等[6]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[7]发现采用1%柠檬酸的PPE/PA66 合金性能效果好;Wang Shuai 等[8],Chiang Chih-Rong 等[9]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。

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。笔者主要从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 实验部分

1.1 原材料

PPE:LXR035,蓝星化工新材料有限公司芮城分公司;

MAH:北京益利精细化学品有限公司;

PA66:EPR24,神马实业股份有限公司;

PA66:EP-158,华峰集团有限公司;

PA66:21SPC,美国首诺公司;

烯烃类润滑剂A:美国霍尼韦尔公司;

脂肪酸酯类B:意慕利油脂化学贸易有限公司;

脂肪族酰胺类C:上海壮景化工有限公司。

1.2 主要仪器及设备

挤出机:TSE-40D 型,南京瑞亚挤出机械制造有限公司;

注塑机:EM80-V 型,震雄塑料机械有限公司;

微机控制电子万能试验机:4104/4204 型,深圳市新三思材料检测有限公司;

电子显示冲击仪: 型,德国Zwick/Roell 集团;

熔体流动速率(MFR)仪:BMF-003 型,德国Zwick/Roell 集团。

1.3 试样制备

(1) PPE-g-MAH 材料的制备。

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℃。

1.4 性能测试及表征

拉伸强度按ASTM D638-2014 测试,测试速度50 mm/min;

弯曲强度及弯曲弹性模量按ASTM D790-2010测试,测试速度2 mm/min;

悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D256-2010 测试;

MFR 按ASTM D1238-2013 测试,测试条件为280℃,5 kg。

2 结果与讨论

2.1 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。

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