摘要：本文介绍了PA6增韧增强共混改性研究的进展，包括共混改性的方法、原理以及增韧增强所用改性材料对PA6的力学性能的影响。
关键词：尼龙6；增韧增强；共混改性
1 尼龙6增韧改性研究进展
PA6分子链结构上有强极性的酰胺基，末端有氨基和羧基，具有很强的端基反应能力[3] 。PA6增韧常用的增韧材料有聚烯烃弹性体（POE）、加氢的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）、聚丙烯、聚乙烯等，为了增加相容性，常常将这些材料与马来酸酐进行接枝。
SEBS是以聚苯乙烯为末端段，聚丁二烯加氢后的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的三嵌段共聚物。SEBS分子主链上不含有不饱和双键，因此稳定性和耐老化性比较好。SEBS作为一种热塑性弹性体，可以加入到尼龙6中增韧，但由于两者相容性差，需要加入接枝物提高两相界面相容性，提高共混物的韧性[3-4]。经常使用的方法是SEBS在与马来酸酐共混后反应挤出，制备马来酸酐接枝物SEBS-g-MAH，再将SEBS-g-MAH用于增韧改性PA6。
采用傅里叶红外光谱仪测试聚合物谱图后分析结果发现，SEBS-g-MAH和PA6共混后，PA6与SEBS-g-MAH的反应主要是PA6的端氨基与SEBS-g-MAH的MAH之间发生了缩合反应，改变了PA6的分子链结构，增强了PA6与SEBS界面相互作用，提高了冲击强度[3-5]。
另外，基体树脂中分散的SEBS使尼龙6分子链的运动与分子链自由排列受到限制，影响了PA6的结晶；热塑性弹性体SEBS的加入降低了PA6的玻璃化转变温度。SEBS橡胶相的加入改变了PA6的聚集态结构，从而使PA6的力学性能和破坏机理发生了改变[4]。
叶强等人[4]对PA6/SEBS、PA6/SEBS-g-MAH二元共混物与PA6/SEBS/SEBS-g-MAH三元共混物的力学性能和流变性能进行了研究。在PA6/SEBS/SEBS-g-MAH三元共混物中，控制SEBS与SEBS-g-MAH的配比，当SEBS为20%、SEBS-g-MAH为3%时，PA6/SEBS/SEBS-g-MAH三元共混物的韧性达到最优，缺口冲击强度可达90kJ/m2。同时，加入SEBS-g-MAH的PA6/SEBS/SEBS-g-MAH共混物的拉伸强度也高于同等比例的PA6/SEBS共混物。
成煦等人[3]分别研究了SEBS对PA6/SEBS二元共混体系、SEBS-g-MAH对PA6/SEBS/SEBS-g-MAH三元共混体系流变行为的影响。研究结果显示，随着SEBS含量的增加，PA6/SEBS共混体系的粘度随先降低后升高。这是由于一方面PA6熔体属于非牛顿假塑性流体，随剪切的增加有切力变稀现象，另外一方面SEBS与PA6相容性差，界面相互作用小，SEBS作为弹性分散相，在熔体流动时容易发生形变，能降低连续相PA6大分子之间的相互缠结，使共混物熔体粘度降低。另外，PA6/SEBS-g-MAH共混体系的粘度随SEBS-g-MAH含量的增加有较大幅度的提高。红外分析结果显示，共混后SEBS-g-MAH与PA6发生了反应，增加了分子链长度。随着共混体系中SEBS-g-MAH含量的增加， PA6的分子链与SEBS-g-MAH发生反应而使分子链增长，在熔融状态下PA6接枝SEBS的分子链发生相互缠结的概率增加，使PA6和SEBS两相界面间发生滑移的难度加大，使共混体系粘度逐渐增加。
周涛等人[5]对PA6/SEBS二元共混物、PA6/SEBS/SEBS-g-MAH三元共混物中分散相粒径尺寸、聚集态结构的进行了研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆研究结果表明：当SEBS作为弹性增韧材料加入到PA6中形成分散相时，其在二元共混物中的分散粒径较大（约1μm-2μm）。当SEBS-g-MAH作为弹性增韧材料加入到PA6/SEBS共混体系中时，SEBS/SEBS-g-MAH的分散粒径明显减小（约0.5-1μm），并且分散得更均匀。这个观察结果表明，SEBS-g-MAH使分散相粒径尺寸更细小，分散更均匀。PA6的结晶度受到SEBS的影响，纯PA6只有一个结晶峰，但是PA6/SEBS二元混合物却出现2个甚至3个结晶峰。另外，SEBS-g-MAH的加入对PA6/SEBS共混物的熔融峰和结晶峰也有一定影响。
何三雄[6]制备了SEBS与甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA的接枝物SEBS-g-GMA，对尼龙6进行增韧改性，同时加入纳米蒙脱土（OMMT）对增韧后的尼龙6进行补强。研究结果表明：SEBS-g-GMA接枝率达到2.39%，SEBS-g-GMA/尼龙6/OMMT三元纳米复合材料的综合性能优异，具有高韧性高强度的特点。
刘建伟等人[7]对PA6/PA12的合金进行了增韧改性，测试了聚烯烃弹性体接枝马来酸酐（POE-g-MAH）、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）、聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MAH）三种马来酸酐接枝物对PA6/PA12合金的增韧效果，研究结果表明，EPDM-g-MAH增韧效果最明显，当EPDM-g-MAH含量达到15份时，综合增韧效果最好。
2 增强改性研究进展
PA6具有高强度的特点，但由于增韧改性过程中常常使强度下降，所以增韧改性时还需提高强度。PA6增强改性常用的共混方法为加入玻璃纤维（GF）、纳米无机填料等，一般情况下玻璃纤维、纳米无机填料都要经过处理，增强其界面与基体树脂的相容性。
玻璃纤维增强尼龙6较为常见，采用偶联剂、熔体浸渍等方法预先处理GF能够改善其与尼龙6的界面结合力[8]，提高增强改性效果。GF增强效果与其长度密切相关，短玻纤在熔融挤出过程中被螺杆碾压剪碎（0.2-0.4mm），并且大部分短玻纤排列方式为与熔体流动方向一致，使增强效果大大降低；长玻纤的增强效果更好，一方面长度更长增加与基体树脂的界面接触面积不容易被抽出，另一方面长玻纤的排列是无序的、相互交织在一起的，使复合材料具有各向同性。
纳米无机填料常用的是纳米蒙脱土，郑夏莲等人[9]采用脲醛树脂处理纳米蒙脱土，并与PA6、EPDM或POE、聚丙烯马来酸酐接枝物（PP-g-MAH）高速混合，混合物再与GF通过双螺杆熔融挤出，制备了PA6/GF/OMMT//PP-g-MAH复合材料，研究结果表明：控制好纳米蒙脱土的含量，能够提高复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、缺口冲击强度等力学性能。加入EPDM或POE的测试结果表明，EPDM与复合材料的相容性更好，冲击强度大幅提高，拉伸强度和弯曲强度有小幅下降。
3 展望
研究人员对尼龙6的增强增韧共混改性做了许多工作，主要是在添加弹性体增韧剂使尼龙6提高增韧的同时再加入无机材料弥补尼龙6因增韧而造成的强度下降，往往需要添加至少2种材料，一方面使处理加工工艺复杂，另一方面使成本提高。目前的研究报道中，关于一种既能增强又能增韧PA6的材料和方法比较少见，今后可加强这方面问题的研究。
参考文献
[1]王善勤.塑料配方设计问答[M].北京：中国轻工业出版社，2003:66-74
[2]董淑慧.尼龙6从增韧改性研究[D].辽宁：辽宁大学，2017:1-6
[3]成煦.界面相互作用对尼龙6/SEBS共混体系流变行为的影响[J].高分子材料科学与工程，2003，19（3）：156-159
论文作者:肖同姊
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2019年1月下
论文发表时间:2019/7/19
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