尼龍合金的性能與組成，與共混體的形態(tài)結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。因此，尼龍合金的設(shè)計(jì)包括共混改性組分的選擇、相容化設(shè)計(jì)、合金結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)。
(1)改性組分的選擇 根據(jù)性能要求，選擇合適的組分是制造具有理想性能的合金的基本條件。改性組分選擇的原則如下。
①具有針對(duì)性。預(yù)先評(píng)價(jià)改性組分的加入，能否改善尼龍的某一性能，以及改進(jìn)的程度有多大。一般來講，首先是從各種聚合物性能分析人手，找出所需要的聚合物，作為選擇對(duì)象。如需提高尼龍的耐熱性．可以使用具有耐熱性的PPTA、PA46等作改性組分。
②符合相容性原則。選擇改性組分時(shí)，應(yīng)注意該聚合物與尼龍的相容性。相容性不好的聚合物共混無法得到有實(shí)用價(jià)值的共混合金。
③共混組分黏度比原則。改性組分的黏度以及加工流動(dòng)性能不同將得到性能差異較大的共混合金。業(yè)已證明，兩組分黏度不同共混物的結(jié)構(gòu)形態(tài)亦有所不同，如在制造阻隔性尼龍／PE合金時(shí)，就是依據(jù)這一原理．將高黏度的尼龍與低黏度的PE共混形成層狀結(jié)構(gòu)的共混體。這種具有層狀結(jié)構(gòu)的共混體具有良好的阻隔性能。
④性能／價(jià)格比原則。在眾多的聚合物中，對(duì)于某一方面的性能要求，具有多種選擇，在工業(yè)上，并不是性能越高就好，產(chǎn)品性能越高也意味著其價(jià)格的昂貴。一般，只要滿足用戶需要，盡可能選擇價(jià)格低、來源廣的品種。
(2)相容劑的設(shè)計(jì) 在尼龍合金的制造中，相容劑結(jié)構(gòu)對(duì)于改性組分與尼龍之間的相容性至關(guān)重要，也是獲得具有實(shí)用價(jià)值、性能優(yōu)良的合金的關(guān)鍵因素。因此，相容劑的設(shè)計(jì)與制造是高分子合金制造的核心。
用于尼龍合金的相容劑，其大分子鏈中必須含有能與尼龍大分子鏈中一NH。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)。這種相容劑與摻混組分具有結(jié)構(gòu)相似，相容性很好，大分子中的極性官能團(tuán)與尼龍中的一NH：反應(yīng)形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)合，顯著地增強(qiáng)了尼龍與摻混組分之間的相容性。這類相容劑一般為聚合物與帶有極性基團(tuán)的低分子化合物進(jìn)行接枝共聚所得到的具有反應(yīng)性的接枝共聚物。此外，也有極性單體共聚形成的共聚物。
根據(jù)反應(yīng)性官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征，反應(yīng)性聚合物大致可分為馬來酸酐型、羧酸及其衍生物型、胺基型、羥基型、雜環(huán)型以及離聚物型六大類，比較重要的是前兩者反應(yīng)型聚合物。
①馬來酸酐型相容劑。由于馬來酸酐具有很高的活性，能與很多聚合物發(fā)生接枝反應(yīng)，因此，工業(yè)上普遍采用酸酐型接枝共聚物作相容劑。其品種很多如PE—g—MAH、PP—g—MAH、EPR—g—MAH、EPDM—g—MAH、SEBS—g—MAH、SMAH(乙烯一馬來酸酐共聚物)等，這類共聚物是作PP、PE、彈性體、PS等聚合物與合金的良好的相容劑。
眾所周知．PP為非極性高分子，與PA不具有熱力學(xué)相容性，兩者簡單共混時(shí)，易產(chǎn)生分層現(xiàn)象，共混合金的沖擊強(qiáng)度很低。采用PP—g—MAH作相容劑，能有效地改善PP和PA的相容性。作者研究PP PA6／PP g MAH體系時(shí)發(fā)現(xiàn)．PP譬一MAH用量為5％～10％時(shí)增容效果較好，三者的配比為l 5／75／lO時(shí)，合金的彎曲強(qiáng)度達(dá)79MPa．拉伸強(qiáng)度達(dá)57MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)13kJ／m2，表面光澤性好。而不加PP-g—MAH時(shí)，即PP／PA6為25／75時(shí)，帶條表面不光滑，有時(shí)產(chǎn)生不穩(wěn)定流動(dòng)，共混物缺口沖擊強(qiáng)度小于5Kj/m2。
②羧酸型相容劑。含官能團(tuán)的相容劑大多數(shù)是以丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)為共聚單體，與其他聚合物共聚形成的接枝共聚物。這類共聚物與PA共混時(shí)，官能團(tuán)問發(fā)生酰胺化、酰亞胺化等反應(yīng)，使共混合金的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等顯著提高．表現(xiàn)出明顯的增容效果。采用PS—g～AA增容PS PA66體系，用SEM觀察表明，分散相粒子尺寸較PS／PP66體系明顯變小，力學(xué)性能顯著提高。
丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸(MAA)與PP、PE、EPDM等均能進(jìn)行共聚，如StevenC等對(duì)PP／PA66體系分別使用PP—g—MAH、PP-g—AA增容，發(fā)現(xiàn)PP—g AA的增容效果更為顯著。
③甲基丙烯酸縮水甘油醚(GMA)型相容劑。GMA接枝的各種聚合物作為一類新型的增容劑越來越多地被用于聚合物合金的反應(yīng)性增容。這類環(huán)氧基接枝共聚物具有很高的反應(yīng)活性。在研究PS_co—GMA在PAl010／ABS合金中的增容作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)加入j％的Ps—co—GMA時(shí)，共混物的拉伸強(qiáng)度、模量與斷裂伸長率分別出現(xiàn)峰值，共混物具有很高的力學(xué)性能。PS—CO—GMA同時(shí)也可用作PS／PA6，PA66體系。
作為尼龍合金用相容劑，其結(jié)構(gòu)特征是分子中需含有極性基團(tuán)。極性基團(tuán)的數(shù)量的多少，直接反映其相容化作用的大小。相容劑分子中極性基團(tuán)的種類不同與尼龍大分子的極性基團(tuán)反應(yīng)的程度與速率亦不相同。對(duì)于不同的尼龍，大分子鏈中所含的端基極性不同，也會(huì)影響相容劑與尼龍大分子之間的反應(yīng)性．同時(shí)．與尼龍共混的聚合物的結(jié)構(gòu)與極性也會(huì)影響相容劑的反應(yīng)性。因此，對(duì)于尼龍合金相容劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇應(yīng)注意以下幾方面的問題。
①對(duì)于非極性聚合物與尼龍的共混合金，其相容劑的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)是具有與尼龍大分子鏈中的端基發(fā)生反應(yīng)的極性基團(tuán)，同時(shí)，與非極性聚合物有很好的互容性。如接枝共聚物。
②對(duì)于極性聚合物與尼龍的共混合金，宜選擇單體共聚物作相容劑。這種相容劑既與共混組分有一定的相容性又能與共混組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
③相容劑的相對(duì)分子質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)小于共混組分的相對(duì)分子質(zhì)量．以有利于在熔融共混過程中易于流動(dòng)與分散。
④相容劑的極性基團(tuán)含量大，有利于增加與共混組分的反應(yīng)概率，提高其相容化作用。
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