美国 GE NORYL NF1030 PPO／PA6共混体系相容性的研究
由两种聚合物组成的共混合金，哪个组分为连续相，哪个组分为分散相取决于两组分的配比和相对粘度，一般来讲，含量少的组分易成为分散相、含量多的组分则为连续相，当两组分的用量相当时则为双连续相。但如果两组分的粘度相差较大，通常粘度低的组分更容易形成连续相，而粘度高的组分易形成分散相。对PPO臌6共混体系而言，PPO的粘度相对于PA6较高，因此PA6容易形成连续相。本次研究通过一系列配方对比，选出PPO／PA6合金的*佳配比。
美国 GE NORYL NF1030 PPO／PA6／PoE共混体系的研究
马来酸酐化的PPO是PPO／PA6体系有效的增容剂，使合金的力学性能得到改善，但缺口冲击强度仍然较差。美国 GE NORYL NF1030 PPO合金主要用于汽车、办公用品等大型制件，对材料的韧性一般要求较高，因此还要对体系进行增韧。用弹性体增韧塑料是一种行之有效的方法。乙烯一1一辛烯共聚物(POE)是一种用茂金属催化剂合成的新型弹性体，它的特点是共聚物序列分布均匀，摩尔质量分布很窄(Mw／Mn．2)，结晶度很低，玻璃化转变温度非常低，断裂伸长率大，适合作增韧改性剂。众所周知，POE与美国 GE NORYL NF1030 PPO和PA6均不相容，要想更好地起到增韧剂的作用，必须改善三者之间的相容性。在研究过程中，通过双螺杆熔融反应挤出，将MAH接枝到POE上，赋予POE极性和反应活性，获得了马来酸酐化的POE(POE．g．MAH)，并与PPO、PPO．g．MAH、PA6共混，对PPO／PA6体系进行了增韧。由 PPO／PA6共混体系相容性的研究结果可知，当PPO／PPO-g．MAH／PA6的配比为30／30／40时，共混物的形态是由PA6海相和PPO岛相所组成，相容性较好。由此确定了此增韧研究的PPO、PPO．g-MAH与PA6的配比。
随着POE．g-MAH含量的增加，共混体系的简支梁缺口冲击强度显著增加，当POE．g-MAH用量为5％左右时冲击强度大幅度提高，当POE．g．MAH用量为14％左右时冲击强度达到峰值，再继续增加POE．分MAH用量，共混体系的冲击强度呈下降的趋势。造成这一变化趋势的根本原因是作为这增韧剂使用的POE．g．MAH的含量不同，即增韧剂与基体之间的相容性造成的。未经改性的POE与PP0和PA6均不相容，当三者进行共混时，POE分散相粒子必然粗大，且相界面间相互作用力较小，在外力的作用下，这样的弹性体不仅不能有效地引发银纹和终止银纹，而且还会引发材料断裂。随着PoE马来酸酐化程度的增加，POE分子链的极性增加，提高了它与美国 GE NORYL NF1030 PPO的相容性，同时由于赋予了POE马来酸酐化，使其在共混过程中与PA6的端氨基发生反应，生成POE．g．PA6共聚物。这种反应的发生，使原来互不相容的PoE与P!A6之间增加了化学键作用，POE．g．PA6又作为POE与PA6的桥梁增加了两者的相容性，达到原位化学增容的目的，正因为如此使得POE的分散相粒子尺寸变小，当材料受到外力作用时，在共混体系中作为弹性体有效地引发银纹、阻止银纹、吸收冲击能，起到增韧的作用。POE．乎MAH的含量越多，与PA6的相互作用越强，增容效果越明显，因此冲击强度也就也高。但是，当POE．g．MAH用量超过14％时，冲击强度不再进一步增加，反而迅速下降，这是由于随着POE．g．MAH用量的增加，用于POE上带有的MAH越多，当与PPO、PA6共混时，与PA6的反应越严重，在外力作用下，限制了POE的链段运动和弹性体粒子的变形，造成不能有效的引发基体产生塑性流动提高共混体系的冲击韧性。所以，在熔融接枝MAH的POE的*佳用量为lO％一14％。
随着POE．g．MAH用量的增加，共混物的屈服强度和拉伸强度小幅度降低。这正符合塑料增韧机理，材料的韧性增��，势必会造成拉伸强度和屈服强度的降低，随着POE．g．MAH用量的增加，断裂伸长率增加。当材料发生断裂时，往往是从结构上的缺陷开始，继而发生分子之间的扯离和分子之问的滑拖，*后外力集中在少数化学键上引起化学键的断裂，共混物之间的相容性提高，分子之间的相互作用加强，要使分子之间发生扯离和滑拖都将需要更大的力，因此，断裂伸长率会增加。另外，样条在受到拉伸的过程中，共混体系中的弹性体粒子作为应力集中点引发银纹，如果弹性体与基体之间的相容性较差，弹性体在塑料基体中难以分散，致使弹性体粒相的相畴较大，同时弹性体粒子之间的距离也会相应增加，当外力作用时，弹性体作为应力集中点虽然能够引发银纹，但银纹之间的相互干扰较小，银纹发展速度较快，并*终转变为裂缝，裂缝碰到弹性体粒子时，弹性体与基体很容易剥离，这样裂缝通过剥离继续发展，从而使断裂过程加快。这样一来，一方面银纹不易引发基体产生剪切和塑性流动，另一方面也没有更多的时间产生较大的塑性流动，因此断裂伸长率均较低。如果弹性体与基体之间的相容性好，分散容易，弹性体的相畴减小，弹性体粒子的数目增多，粒子之间的距离减小，当外力作用时，弹性体粒子引发的银纹之间形成相互干扰，银纹不会很快转变成裂纹，同时银纹还会引发基体产生剪切和塑性形变，基体的取向程度增加，断裂伸长率会增加，而且相容性好，增加会明显，如图3．33所示。冲击强度和拉伸过程都能反映材料的韧性，但结果有时一致，有时不一致，对于我们研究的体系两结果是不同的。产生区别的原因是受力方式不同，冲击样条带有V形缺口，在受到外力冲击时，其断裂过程是从缺口处引发裂纹，裂纹不断的延伸而断裂，在这种情况下，分散相的弹性体粒子不能太小，太小时弹性体粒子就起不到阻止裂缝发展的作用了，所以当POE．g-MAH过多反而使冲击韧性下降，而在张力的作用下引发剪切屈服、产生塑性形变吸收了大量的能量。
POE．g．MAH用量对PPO/PA6／POE共混冲击断面形貌的影响
共混合金冲击断面的形貌可以反映出共混物的相容性和韧性。本文通过对不同含量的PoE．乎MAH增韧的PP吣6／POE共混样品的冲击断面喷金后用扫描电子显微镜(SEM)放大10000倍，
共混物的冲击断面有很大的球粒和凹坑，有些球粒和凹坑的尺寸高达10微米，并且球粒表面十分光滑。这是由于加入的POE．g．MAH量比较少，与PA6和美国 GE NORYL NF1030 PPO的相容性比较低，当三者共混时，大分子链段之间不能有效地相互扩散或只能轻微扩散，使得弹性体与基体之间形成明显的界面，当材料受到冲击力而被破坏时，POE的分散相粒子在基体中作为应力集中点，同时由于POE与基体之间的界面粘结力小，断裂必然发生在POE的粒子表面。因此在断裂表面可以看到明显且光滑的颗粒或凹坑，这些球形颗粒就是POE。随着接枝的POE与PPO和PA6的相容性提高，当它们之间相互接触时，大分子链段之间相互扩散，即聚合物分子由一相向另一相局部扩散，降低界面区的界面张力，两相界张力越小，界面面积就越大，分散相尺寸越小，同时在界面区两边产生明显的浓度梯度，使界面的粘结力得以提高，相互扩散的深度及界面区的厚度取决于两个共混组分的相容性，随着两种聚合物相容性的增加，链段间相互扩散程度提高，形成模糊的两相界面，当两相之间的界面粘结力提高到一定程度分散相粒子达到一定细度时，样品在外力作用下，橡胶粒子作为应力集中点引发基体产生屈服，发生塑性流动，结果基体的塑性流动掩盖了橡胶粒子，我们看到的是粗糙的表面和拉丝现象，呈现明显的韧性断裂的特征。这进一步证明了POE．g—MAH在体系中的化学相容剂的作用。
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