PA6/PP共混管材配方研究

摘 要：通过在PP基体中对加入的阻隔树脂尼龙6的用量、相容剂的种类、相容剂的用量的改变来讨论PA6/PP共混物配方的优缺点，从而确定最好配方。结果表明，三种相容剂马来酸酐（MAH）、丙烯酸（AA）、衣康酸（ITA）中，MAH的接枝率最高，相容性最好。相容剂的种类及用量对共混物的拉伸强度、断裂伸长率有明显影响；阻隔树脂PA6的用量对共混物的拉伸强度、断裂伸长率、吸油率等有显著影响。

关键词：聚丙烯；尼龙6；相容剂；阻隔性

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，840 cm-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。1732 cm-1和840 cm-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。

2.2.3 PA6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）.