美國 GE NORYL NH6020 PPO／PA6共混體系相容性的研究
由兩種聚合物組成的共混合金，哪個組分為連續相，哪個組分為分散相取決于兩組分的配比和相對粘度，一般來講，含量少的組分易成為分散相、含量多的組分則為連續相，當兩組分的用量相當時則為雙連續相。但如果兩組分的粘度相差較大，通常粘度低的組分更容易形成連續相，而粘度高的組分易形成分散相。對PPO臌6共混體系而言，PPO的粘度相對于PA6較高，因此PA6容易形成連續相。本次研究通過一系列配方對比，選出PPO／PA6合金的*佳配比。
美國 GE NORYL NH6020 PPO／PA6／PoE共混體系的研究
馬來酸酐化的PPO是PPO／PA6體系有效的增容劑，使合金的力學性能得到改善，但缺口沖擊強度仍然較差。美國 GE NORYL NH6020 PPO合金主要用于汽車、辦公用品等大型制件，對材料的韌性一般要求較高，因此還要對體系進行增韌。用彈性體增韌塑料是一種行之有效的方法。乙烯一1一辛烯共聚物(POE)是一種用茂金屬催化劑合成的新型彈性體，它的特點是共聚物序列分布均勻，摩爾質量分布很窄(Mw／Mn．2)，結晶度很低，玻璃化轉變溫度非常低，斷裂伸長率大，適合作增韌改性劑。眾所周知，POE與美國 GE NORYL NH6020 PPO和PA6均不相容，要想更好地起到增韌劑的作用，必須改善三者之間的相容性。在研究過程中，通過雙螺桿熔融反應擠出，將MAH接枝到POE上，賦予POE極性和反應活性，獲得了馬來酸酐化的POE(POE．g．MAH)，并與PPO、PPO．g．MAH、PA6共混，對PPO／PA6體系進行了增韌。由 PPO／PA6共混體系相容性的研究結果可知，當PPO／PPO-g．MAH／PA6的配比為30／30／40時，共混物的形態是由PA6海相和PPO島相所組成，相容性較好。由此確定了此增韌研究的PPO、PPO．g-MAH與PA6的配比。
隨著POE．g-MAH含量的增加，共混體系的簡支梁缺口沖擊強度顯著增加，當POE．g-MAH用量為5％左右時沖擊強度大幅度提高，當POE．g．MAH用量為14％左右時沖擊強度達到峰值，再繼續增加POE．分MAH用量，共混體系的沖擊強度呈下降的趨勢。造成這一變化趨勢的根本原因是作為這增韌劑使用的POE．g．MAH的含量不同，即增韌劑與基體之間的相容性造成的。未經改性的POE與PP0和PA6均不相容，當三者進行共混時，POE分散相粒子必然粗大，且相界面間相互作用力較小，在外力的作用下，這樣的彈性體不僅不能有效地引發銀紋和終止銀紋，而且還會引發材料斷裂。隨著PoE馬來酸酐化程度的增加，POE分子鏈的極性增加，提高了它與美國 GE NORYL NH6020 PPO的相容性，同時由于賦予了POE馬來酸酐化，使其在共混過程中與PA6的端氨基發生反應，生成POE．g．PA6共聚物。這種反應的發生，使原來互不相容的PoE與P!A6之間增加了化學鍵作用，POE．g．PA6又作為POE與PA6的橋梁增加了兩者的相容性，達到原位化學增容的目的，正因為如此使得POE的分散相粒子尺寸變小，當材料受到外力作用時，在共混體系中作為彈性體有效地引發銀紋、阻止銀紋、吸收沖擊能，起到增韌的作用。POE．乎MAH的含量越多，與PA6的相互作用越強，增容效果越明顯，因此沖擊強度也就也高。但是，當POE．g．MAH用量超過14％時，沖擊強度不再進一步增加，反而迅速下降，這是由于隨著POE．g．MAH用量的增加，用于POE上帶有的MAH越多，當與PPO、PA6共混時，與PA6的反應越嚴重，在外力作用下，限制了POE的鏈段運動和彈性體粒子的變形，造成不能有效的引發基體產生塑性流動提高共混體系的沖擊韌性。所以，在熔融接枝MAH的POE的*佳用量為lO％一14％。
隨著POE．g．MAH用量的增加，共混物的屈服強度和拉伸強度小幅度降低。這正符合塑料增韌機理，材料的韌性增加，勢必會造成拉伸強度和屈服強度的降低，隨著POE．g．MAH用量的增加，斷裂伸長率增加。當材料發生斷裂時，往往是從結構上的缺陷開始，繼而發生分子之間的扯離和分子之問的滑拖，*后外力集中在少數化學鍵上引起化學鍵的斷裂，共混物之間的相容性提高，分子之間的相互作用加強，要使分子之間發生扯離和滑拖都將需要更大的力，因此，斷裂伸長率會增加。另外，樣條在受到拉伸的過程中，共混體系中的彈性體粒子作為應力集中點引發銀紋，如果彈性體與基體之間的相容性較差，彈性體在塑料基體中難以分散，致使彈性體粒相的相疇較大，同時彈性體粒子之間的距離也會相應增加，當外力作用時，彈性體作為應力集中點雖然能夠引發銀紋，但銀紋之間的相互干擾較小，銀紋發展速度較快，并*終轉變為裂縫，裂縫碰到彈性體粒子時，彈性體與基體很容易剝離，這樣裂縫通過剝離繼續發展，從而使斷裂過程加快。這樣一來，一方面銀紋不易引發基體產生剪切和塑性流動，另一方面也沒有更多的時間產生較大的塑性流動，因此斷裂伸長率均較低。如果彈性體與基體之間的相容性好，分散容易，彈性體的相疇減小，彈性體粒子的數目增多，粒子之間的距離減小，當外力作用時，彈性體粒子引發的銀紋之間形成相互干擾，銀紋不會很快轉變成裂紋，同時銀紋還會引發基體產生剪切和塑性形變，基體的取向程度增加，斷裂伸長率會增加，而且相容性好，增加會明顯，如圖3．33所示。沖擊強度和拉伸過程都能反映材料的韌性，但結果有時一致，有時不一致，對于我們研究的體系兩結果是不同的。產生區別的原因是受力方式不同，沖擊樣條帶有V形缺口，在受到外力沖擊時，其斷裂過程是從缺口處引發裂紋，裂紋不斷的延伸而斷裂，在這種情況下，分散相的彈性體粒子不能太小，太小時彈性體粒子就起不到阻止裂縫發展的作用了，所以當POE．g-MAH過多反而使沖擊韌性下降，而在張力的作用下引發剪切屈服、產生塑性形變吸收了大量的能量。
POE．g．MAH用量對PPO/PA6／POE共混沖擊斷面形貌的影響
共混合金沖擊斷面的形貌可以反映出共混物的相容性和韌性。本文通過對不同含量的PoE．乎MAH增韌的PP吣6／POE共混樣品的沖擊斷面噴金后用掃描電子顯微鏡(SEM)放大10000倍，
共混物的沖擊斷面有很大的球粒和凹坑，有些球粒和凹坑的尺寸高達10微米，并且球粒表面十分光滑。這是由于加入的POE．g．MAH量比較少，與PA6和美國 GE NORYL NH6020 PPO的相容性比較低，當三者共混時，大分子鏈段之間不能有效地相互擴散或只能輕微擴散，使得彈性體與基體之間形成明顯的界面，當材料受到沖擊力而被破壞時，POE的分散相粒子在基體中作為應力集中點，同時由于POE與基體之間的界面粘結力小，斷裂必然發生在POE的粒子表面。因此在斷裂表面可以看到明顯且光滑的顆?；虬伎?，這些球形顆粒就是POE。隨著接枝的POE與PPO和PA6的相容性提高，當它們之間相互接觸時，大分子鏈段之間相互擴散，即聚合物分子由一相向另一相局部擴散，降低界面區的界面張力，兩相界張力越小，界面面積就越大，分散相尺寸越小，同時在界面區兩邊產生明顯的濃度梯度，使界面的粘結力得以提高，相互擴散的深度及界面區的厚度取決于兩個共混組分的相容性，隨著兩種聚合物相容性的增加，鏈段間相互擴散程度提高，形成模糊的兩相界面，當兩相之間的界面粘結力提高到一定程度分散相粒子達到一定細度時，樣品在外力作用下，橡膠粒子作為應力集中點引發基體產生屈服，發生塑性流動，結果基體的塑性流動掩蓋了橡膠粒子，我們看到的是粗糙的表面和拉絲現象，呈現明顯的韌性斷裂的特征。這進一步證明了POE．g—MAH在體系中的化學相容劑的作用。