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

發(fā)布于2023-11-03 16:30:32 點擊：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、剛性有機高分子增韌尼龍和無機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格的界限，只是一般認為彈性體用量小于20%，或增韌尼龍的缺口沖擊小于50kJ/m2時為增韌尼龍，彈性體用量大于20%，或增韌尼龍的沖擊強度大于50KJ/m2時，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，能使尼龍的沖擊強度成倍增加。尼龍在彎曲強度、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。因為，增韌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，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，實驗表明，增韌尼龍在低溫環(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。雖然強度、剛性、耐熱性比母體尼龍有所下降，但沖擊強度可提高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)異的機械強度。此類產(chǎn)品分為兩大類，一類為電動工具專用料，另一類為各色增韌尼龍料。

尼龍增韌原理

MAH分子中含有兩個關(guān)鍵的基團：C=C雙鍵和酸酐，這兩個基團在尼龍增韌過程中各司其職，互相配合，完成提高尼龍韌性的目標。

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。接枝到增韌劑上的MAH含有酸酐基團，當(dāng)增韌劑與尼龍混合時，酸酐會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。

相容劑在尼龍增韌過程中起到關(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)增韌尼龍達到超韌水平后，增韌劑顆粒的尺寸在200~500納米左右。

尼龍增韌工藝

尼龍與增韌劑混合最常用的方法就是在雙螺桿擠出機中進行熔融共混，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，這個過程也被稱作原位增容。

對尼龍6來說，與增韌劑在擠出機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間，時間太短，生成的相容劑濃度不夠，尼龍韌性就不好；時間太長，可以生成足夠多的相容劑，但是尼龍降解程度增加，機械性能惡化。

總結(jié)

純尼龍在低溫下的韌性很低，增韌是尼龍最常用的改性方法之一。POE-g-MAH和EPDM-g-MAH作為最常用的尼龍增韌劑，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，相容劑的多少決定了尼龍增韌水平的高低，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，但是材料的拉伸強度顯著下降。強韌平衡是指尼龍韌性提高的同時，拉伸強度不降低或者少降低，這一直是尼龍增韌研究中追求的目標。