彈性體增韌尼龍、熱塑性彈性體增韌尼龍、剛性有機(jī)高分子增韌尼龍和無機(jī)剛性粒子增韌尼龍

發(fā)布于2023-11-03 16:30:32 點(diǎn)擊：0

增韌尼龍材料品種有四種分類：按增韌劑種類分類，可分為彈性體增韌尼龍、熱塑性彈性體增韌尼龍、剛性有機(jī)高分子增韌尼龍和無機(jī)剛性粒子增韌尼龍四大類，其中前兩種應(yīng)用最多；按體系組成分類，可分為增韌尼龍、阻燃增韌尼龍、增強(qiáng)增韌尼龍、填充增韌尼龍四大類；按增韌程度劃分，可分為增韌尼龍和超韌尼龍，這兩大類的劃分并沒有嚴(yán)格的界限，只是一般認(rèn)為彈性體用量小于20%，或增韌尼龍的缺口沖擊小于50kJ/m2時(shí)為增韌尼龍，彈性體用量大于20%，或增韌尼龍的沖擊強(qiáng)度大于50KJ/m2時(shí)，可稱為超韌尼龍。

     增韌尼龍是以尼龍樹脂為主體，添加彈性體、熱塑性彈性體及韌性樹脂，經(jīng)共混制得的改性尼龍。在尼龍基體中加入5%-20%的橡膠，能使尼龍的沖擊強(qiáng)度成倍增加。尼龍?jiān)趶澢鷱?qiáng)度、耐磨、耐蠕變、電性能等方面的性能非常突出，但耐低溫韌性不夠理想。因此，影響了在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，如鐵路器材、汽車部件等室外使用的場合。通過彈性體增韌有效地提高尼龍的抗沖擊性能和低溫性能，成為高分子材料改性的一大課題。增韌尼龍作為增韌塑料的一大品種。從其組成看，應(yīng)屬于高分子共混合金的范疇。因?yàn)椋鲰g改性高分子材料同樣遵循共混的一般原理，在組成與結(jié)構(gòu)上也是多相體系，但橡膠增韌的機(jī)理以及增韌尼龍的制造工藝與尼龍合金有一定的差異；同時(shí)，增韌尼龍是非常重要的新型高分子材料。

增韌尼龍又名抗沖尼龍，實(shí)驗(yàn)表明，增韌尼龍?jiān)诘蜏丨h(huán)境下仍能保持優(yōu)良的物理性能。通過添加不同結(jié)構(gòu)的增韌劑聚合物，以增加復(fù)合材料的柔韌性、抗沖擊能力、耐低溫性。雖然強(qiáng)度、剛性、耐熱性比母體尼龍有所下降，但沖擊強(qiáng)度可提高10倍以上，并具有優(yōu)異的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，改性后的增韌尼龍可以耐輻射，耐紫外線，并具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性及優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。此類產(chǎn)品分為兩大類，一類為電動(dòng)工具專用料，另一類為各色增韌尼龍料。

尼龍?jiān)鲰g原理

MAH分子中含有兩個(gè)關(guān)鍵的基團(tuán)：C=C雙鍵和酸酐，這兩個(gè)基團(tuán)在尼龍?jiān)鲰g過程中各司其職，互相配合，完成提高尼龍韌性的目標(biāo)。

首先來說C=C雙鍵的作用。為了能把MAH接枝上去，第一步要用自由基引發(fā)劑活化惰性的橡膠或者彈性體主鏈，在主鏈上形成自由基活性位，這樣就能打開C=C雙鍵，將其接枝到增韌劑主鏈上。

接著再說酸酐基團(tuán)。接枝到增韌劑上的MAH含有酸酐基團(tuán)，當(dāng)增韌劑與尼龍混合時(shí)，酸酐會(huì)與尼龍中的胺基反應(yīng)，生成一種既含有增韌劑鏈段，又包含尼龍鏈段的接枝共聚物，這種接枝共聚物與增韌劑結(jié)構(gòu)完全不同，作用也不一樣，被稱作相容劑。從化學(xué)反應(yīng)的角度，可以用下圖來解釋這一過程。

相容劑在尼龍?jiān)鲰g過程中起到關(guān)鍵性作用。由于它含有增韌劑和尼龍的鏈段，在尼龍/增韌劑混合物中會(huì)起到表面活性劑的作用：和增韌劑以及尼龍這兩種組分都有親和性。所以它會(huì)優(yōu)先分布在尼龍與增韌劑這兩種組分的界面處，將增韌劑緊緊包裹住，然后均勻分布在尼龍材料中。

增韌尼龍低溫韌性的高低就取決于尼龍中增韌劑分散顆粒的大小，相容劑的含量越多，增韌劑顆粒的尺寸就越小。一般來說，當(dāng)增韌尼龍達(dá)到超韌水平后，增韌劑顆粒的尺寸在200~500納米左右。

尼龍?jiān)鲰g工藝

尼龍與增韌劑混合最常用的方法就是在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融共混，在共混過程中增韌劑和尼龍發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成了相容劑，這個(gè)過程也被稱作原位增容。

對尼龍6來說，與增韌劑在擠出機(jī)中熔融共混的溫度一般在220℃~250℃之間，利用螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)尼龍與增韌劑的共混時(shí)間，時(shí)間太短，生成的相容劑濃度不夠，尼龍韌性就不好；時(shí)間太長，可以生成足夠多的相容劑，但是尼龍降解程度增加，機(jī)械性能惡化。

總結(jié)

純尼龍?jiān)诘蜏叵碌捻g性很低，增韌是尼龍最常用的改性方法之一。POE-g-MAH和EPDM-g-MAH作為最常用的尼龍?jiān)鲰g劑，增韌效果好，操作方便而大受歡迎。利用增韌劑鏈段上MAH基團(tuán)的反應(yīng)性，尼龍與增韌劑在混合過程中原位生成了相容劑，相容劑的多少?zèng)Q定了尼龍?jiān)鲰g水平的高低，而且與增韌工藝關(guān)系密切。

將尼龍與增韌劑混合后，可以顯著提高尼龍的低溫韌性，降低尼龍的吸水性，但是材料的拉伸強(qiáng)度顯著下降。強(qiáng)韌平衡是指尼龍韌性提高的同時(shí)，拉伸強(qiáng)度不降低或者少降低，這一直是尼龍?jiān)鲰g研究中追求的目標(biāo)。