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专题论述

简析环氧类扩链剂对尼龙6的改性作用

发布时间:2021/4/16 12:42:57 来源:工程塑料应用

扩链剂又称链增长剂,是能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的物质。常用于提高聚氨酯、聚酯、尼龙等产品的力学性能和工艺性能。

环氧类扩链剂,是指含环氧官能团甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的扩链剂。常用的环氧类扩链剂有苯乙烯–甲基丙烯酸缩水甘油酯,其热稳定性好,能与 PA6 发生开环化学反应,而不是单纯的物理混合,也可用于废旧PET的回收等方面。环氧类扩链剂在改性尼龙6中的作用如下:

01对分子量和特性黏度的影响

环氧类扩链剂可以与 PA6 的端氨基和端羧基发生封端和偶联反应,进而提高 PA6的分子量。但是在扩链反应过程中,有可能产生凝胶现象,这就需要控制合适的条件,特别是温度和螺杆转速,防止在反应挤出中发生交联。

随着扩链剂用量的增加,PA6的特性黏度迅速提高,当扩链剂增加到一定质量分数后继续增加时,PA6 的特性黏度略有下降。这是因为,PA6 的端基基团由于极性和氢键作用能迅速和扩链剂中的环氧基团进行反应,当扩链剂用量适中时,体系中长链分子的比例增加,黏度也相应迅速提高;但是随着反应的进行,PA6 的端基基团含量降低,加上热扩散和分子链长的影响,分子链端的碰撞几率大大降低,端基基团不会完全聚合在一起,另外过量的扩链剂可能导致体系内出现少量凝胶,扩链剂以封端反应为主,使扩链效率降低,造成PA6 特性黏度略有下降。

02对力学性能的影响

环氧类扩链剂扩链后,PA6 相对分子质量增加、结晶度降低和晶粒尺寸减小,能有效提高材料的韧性;另外随着分子链链长的增加,链间的缠结增多,分子链难于发生滑脱,这样在受到外界冲击时,可以通过改变分子链构型来吸收冲击能。但当扩链剂的质量分数超过 一定比例 后,各项力学性能均降低。

03对流变性能的影响

随着环氧类扩链剂用量的增加,熔体流动速率(MFR) 明显降低,说明环氧类扩链剂和 PA6 进行了有效的扩链反应。

随着扩链剂用量的增加,平衡扭矩表现出先增大后减小的变化趋势,因为扩链后的 PA6 相对分子质量提高,分子链内部的缠结点增多,熔体黏度也随之增大,从而表现出平衡扭矩增大。随着时间推移,PA6 粒料软化,其被压实并逐渐熔融,转子所受阻力下降,扭矩也随之下降。




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