PA6／ABS 共混及增容改性

徐冬梅，刘太闯，孙龙

(徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140)

聚己内酰胺(PA6)具有较高的力学强度、优异的耐磨抗震吸音性、优异的耐化学药品腐蚀性及良好的加工流动性，是尼龙中应用广泛的产品之一[1–2]。但其熔体强度低导致了注塑成型时容易流涎，分子极性引起的吸水率大以及低温下冲击强度低都影响了 PA6 的应用[3–6]。

丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)性能优良，既具有韧、硬、刚等优良的力学性能，又有较好的尺寸稳定性、表面光泽度、电镀性能等[7]。将PA6与ABS 共混，得到的共混物具有高流动性、高冲击强度和高断裂伸长率的特性[8–9]。虽然结晶的PA6和非结晶的ABS 相容性不好，但是通过添加相容剂、填充剂等第三组分后可以改变共混物的结晶，取得较好的改性效果[10–12]。张宇等[13]考察了相容剂ABS–马来酸酐接枝物和苯乙烯–马来酸酐接枝物(SMA)对PA6／ABS 共混物分散性的影响，发现两种相容剂对于PA6／ABS 共混体系都是有效的。蔡绪福等[14]利用SMA 作为相容剂，考察了相容剂用量和PA6／ABS 共混比对共混体系力学性能的影响，发现PA6／ABS／SMA 共混体系配比为100 ∶10 ∶6 时，拉伸性能与冲击性能达到最佳。郝成君等[15]选用马来酸酐接枝聚烯烃弹性体为相容剂，考察了其对PA6／ABS 力学性能的影响。

笔者以马来酸酐接枝ABS(ABS-g-MAH)作为相容剂，考察了ABS 及相容剂用量对PA6／ABS 共混材料性能的影响。

1 实验部分

1．1 原材料

PA6：1013T，徐州腾飞工程塑料有限公司；

ABS：PA–757K，镇江奇美化工有限公司；

ABS-g-MAH：东莞市樟木头佳桐塑胶原料经营部；

抗氧剂1010：上海翎睿化工有限公司。

1．2 仪器及设备

真空干燥箱：DZF–6210 型，上海贺德实验设备有限公司；

高速混合机：SHR10L 型，张家港亿利机械有限公司；

同向双螺杆配混挤出机：CTE35 型，科倍隆科亚(南京)机械有限公司；

注塑机：CS–130／90 型，常州华丰机械有限公司；

缺口型制样机：Q1M11 型，深圳三思纵横科技股份有限公司；

电子万能试验机：GT–AT–7000LA 型，高铁检测仪器有限公司；

冲击试验机：XJJ–5 型，承德市东来检测仪器有限公司。

1．3 试样制备

将 PA，ABS，ABS-g-MAH 于 80 ℃ 干 燥 12 h后经高速混合机初混合，然后加入双螺杆挤出机塑化后造粒，注塑成型制备试样。挤出机一区～七区温度分别为 175，185，195，205，215，220，220℃，机头温度215℃，主机频率5 MHz。注塑机机筒一区、二区、三区温度分别为 230，240，260℃，射嘴温度245℃，保压时间 4 s。

1．4 性能测试

冲击性能按GB／T 1843–2008 测试，摆锤能量5.5 J，摆锤速率 3.46 m／s。

拉伸性能按 GB／T 1040.1–2006 测试，1A 型试样，拉伸速率50 mm／min。

收缩率按 GB／T 15585–1995 测试。

2 结果与讨论

2．1 ABS 用量对 PA6／ABS 共混物性能的影响

(1)拉伸性能。

以 ABS 用量 0，10，20，30，40 份，分别与 100 份的PA6 树脂进行共混，共混物的拉伸性能见图1。

图1 不同ABS 用量PA6／ABS 共混物的拉伸性能

由图1 可以看出，ABS 的加入使共混物拉伸强度低于PA6 的拉伸强度，但PA6 强度的保持率都在90%以上，ABS 用量40 份时共混物的拉伸强度最低，PA6 的拉伸强度保持率为92.3%。这是因为纯PA6 的拉伸强度为56.9 MPa，高于ABS 的拉伸强度4.5 MPa，随着ABS 用量的增加，使PA6 中结晶区域减少，而破坏结晶需要较大能量[16]，所以材料拉伸强度比纯PA6 的拉伸强度低。

(2)冲击性能。

ABS 本身具有良好的冲击强度(22 kJ／m2)，而PA6 是高结晶材料，其冲击性能并不好，表现为脆性。不同ABS 用量共混物的冲击性能见图2。

图2 不同ABS 用量PA6／ABS 共混物的冲击性能

由图2 可以看出，随着ABS 用量的增加，共混物的冲击强度呈先上升后下降趋势，ABS 用量为10 份时，冲击强度达到最高值6.1 kJ／m2。从增韧机理看，ABS 增韧PA6 属于橡胶粒子增韧机理[17]。而橡胶粒子增韧塑料的关键是能否引发银纹，引发剪切带，而引发银纹和剪切带的关键取决于相容性。

(3)收缩性能。

PA6 一般注塑的收缩率为1.4%～1.8%，ABS为0.4%～0.9%。不同ABS 用量共混物的收缩率见图3。可以看出，ABS 用量不同时共混物的收缩率变化不大。

图3 不同ABS 用量PA6／ABS 共混物的收缩率

2．2 相容剂用量对PA6／ABS 共混物性能的影响

(1)拉伸性能。

相容剂能够提高不相容体系的相容性，从而提高体系的综合力学性能，相容剂的好坏，可通过共混体系的性能得以体现[18]。固定PA6 用量为100份，ABS 用量为10 份，改变相容剂ABS-g-MAH 的用量为 0，3，6，9，12 份，考察不同相容剂用量 PA6／ABS 共混物的拉伸强度，见图4。

图4 不同相容剂用量PA6／ABS 共混物的拉伸强度

由图4 可以看出，相容剂ABS-g-MAH 的加入，使得PA6／ABS 共混物的拉伸强度先上升后下降，相容剂用量为3 份时，拉伸强度最大，超过9 份后下降明显。这是因为相容剂改善了PA6／ABS 共混物的界面，增加了界面强度，提高了拉伸强度；当相容剂用量过多后，破坏了PA6 的结晶性，导致拉伸强度下降。

(2)冲击性能。

不同相容剂用量PA6／ABS 共混物的冲击性能见图5。由图5 可以看出，加入相容剂ABS-g-MAH显著提高了PA6／ABS 的冲击强度。这是因为相容剂ABS-g-MAH 促进了PA6／ABS 共混物分散相粒子的细化，使PA6 的结晶度下降，改善了共混物的抗冲击能力，使共混物的冲击强度提高[19]。当相容剂用量超9 份时，极性MAH 含量相对增加是体系脆性增加、冲击强度下降主要因素。

图5 不同相容剂用量PA6／ABS 共混物的冲击强度

3 结论

(1)随着 ABS 用量增加，PA6／ABS 共混物的拉伸强度下降，冲击强度先上升后下降，收缩率变化不大。ABS 用量为10 份时综合性能较好。

(2)相容剂 ABS-g-MAH 对 PA6／ABS 共混物的性能有较明显的影响，随着相容剂用量增加，拉伸强度先上升后下降；冲击强度上升显著，但当用量超过9 份时冲击强度开始下降。