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介绍尼龙增韧的原理

 发布时间:2022-06-27 点击量:78
  尼龙,学名聚酰胺,英文名Polyamide,是一种常用的高分子材料,可以用作工程塑料,也可以作为纤维使用。
  尼龙是由杜邦公司的Carothers博士于1935年发明,至今已有八十余年的历史。从最初的尼龙6和66开始,现在已经形成了一个庞大的家族,成员包括脂肪族尼龙、半芳香族和芳香族尼龙,总数不下二十余种,随着新尼龙单体的不断合成,这一数字还在不断增长。
  MAH分子中含有两个关键的基团:C=C双键和酸酐,这两个基团在尼龙增韧过程中各司其职,互相配合,完成提高尼龙韧性的目标。
  首先来说C=C双键的作用。为了能把MAH接枝上去,第一步要用自由基引发剂活化惰性的橡胶或者弹性体主链,在主链上形成自由基活性位,这样就能打开C=C双键,将其接枝到增韧剂主链上。
  接着再说酸酐基团。接枝到增韧剂上的MAH含有酸酐基团,当增韧剂与尼龙混合时,酸酐会与尼龙中的胺基反应,生成一种既含有增韧剂链段,又包含尼龙链段的接枝共聚物,这种接枝共聚物与增韧剂结构完全不同,作用也不一样,被称作相容剂。
  相容剂在尼龙增韧过程中起到关键性作用。由于它含有增韧剂和尼龙的链段,在尼龙/增韧剂混合物中会起到表面活性剂的作用:和增韧剂以及尼龙这两种组分都有亲和性。所以它会优先分布在尼龙与增韧剂这两种组分的界面处,将增韧剂紧紧包裹住,然后均匀分布在尼龙材料中。
  增韧尼龙低温韧性的高低就取决于尼龙中增韧剂分散颗粒的大小,相容剂的含量越多,增韧剂颗粒的尺寸就越小。一般来说,当增韧尼龙达到超韧水平后,增韧剂颗粒的尺寸在200~500纳米左右。
  纯尼龙在低温下的韧性很低,增韧是尼龙常用的改性方法之一。POE-g-MAH和EPDM-g-MAH作为常用的尼龙增韧剂,增韧效果好,操作方便而大受欢迎。利用增韧剂链段上MAH基团的反应性,尼龙与增韧剂在混合过程中原位生成了相容剂,相容剂的多少决定了尼龙增韧水平的高低,而且与增韧工艺关系密切。
  将尼龙与增韧剂混合后,可以显著提高尼龙的低温韧性,降低尼龙的吸水性,但是材料的拉伸强度显著下降。强韧平衡是指尼龙韧性提高的同时,拉伸强度不降低或者少降低,这一直是尼龙增韧研究中追求的目标。