强度高，韧性好，成本还低的增韧尼龙6是这样操作的
这是塑料改性讲堂第2期分享
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背景介绍
尼龙6是应用最为广泛的尼龙材料之一，具有机械强度高、耐磨损、耐化学溶剂、熔点高、无缺口冲击强度好的优点。同时也具有尼龙材料的通病：吸水性高、缺口冲击强度差。
如何降低尼龙的吸水性、提高其缺口冲击性能？加入增韧剂是一个不错的选择，我们在第一讲《一文讲清尼龙增韧原理》中详细阐述了增韧剂提高尼龙韧性的原理。
加入增韧剂后，尼龙的缺口冲击强度会有显著提高，做到超韧尼龙也不是什么难事。但是韧性提高的同时，材料强度难免会降低。
本文介绍的就是如何在提高尼龙6韧性的同时，还能保持较好的机械强度（即强韧平衡），同时材料成本还得降低。
在尼龙6中加入增韧剂之所以难以实现强韧平衡，是由于加入的增韧剂都是弹性体改性的，如三元乙丙橡胶（EPDM）或者乙烯-辛烯共聚物（POE）的马来酸酐接枝物，这类材料本身强度就低，用它来提高尼龙6的韧性没有问题，再要求它良好的强度就勉为其难了。
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成果速递
针对这一问题，印度博拉理工学院的Doddipatla教授认为，既然用弹性体来增韧尼龙很难保持材料的强度，那就用强度高于弹性体，但是比尼龙6低的材料作为增韧剂，而且这种材料还得比尼龙6便宜。可以想象，如果把这种材料用马来酸酐改性后，与尼龙6进行共混，材料的强度肯定高于用弹性体增韧的材料，有望实现强韧平衡的目标。
最终他们选择马来酸酐接枝改性的PP（PP-g-MAH）作为增韧剂，制备了PA6/PP/ PP-g-MAH三元共混物，实现了增韧尼龙6的强韧平衡。通过研究PP对共混物屈服强度、吸水性和冲击强度的影响，得出了如下重要结论（下文中为了表述方便，不加入相容剂的共混物用UB表示，加入相容剂的共混物用CB表示。）：
PP含量对三元共混物力学性能影响显著，低含量和高含量下对力学性能的影响截然不同；
当PP含量低时（5wt%），UB和CB的室温缺口冲击强度分别比纯尼龙6提高了161%和124%；
UB中PP含量小于10%时，共混物的屈服强度可以保持在40~50 MPa之间；CB中PP含量在更高的20~30%时，共混物的屈服强度依然可以保持在上述范围内；
随着PP含量的增加，共混物吸水性最多可降低75%；
共混物吸水后，UB和CB的屈服强度均比干态的结果要低20% 50%，在20 25 Mpa之间，而且在PP含量大于10%后基本不变；
共混物吸水后，PP含量为5%和10%的UB共混物屈服强度最好，均大于20 MPa；PP含量在5~50%之间时，CB共混物的屈服强度均保持在20 MPa以上。
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技术实现
研究者采用的原料如下：
PA6，牌号GUJLON M28RC，熔融指数35 g/10 min（230℃，2.16 kg），厂家Gujarat State Fertilizer and Chemicals Ltd.,（印度）；
PP，牌号H030SG，熔融指数3.4 g/10 min（230℃，2.16 kg），拉伸强度34 MPa，厂家Reliance Industries Ltd.,（印度）；
PP-g-MAH，牌号OPTIM-408，接枝率1.375%，熔融指数50 g/10 min（190℃，2.16 kg），厂家PLUSS Polymers Ltd.,（印度）。
研究者采用的工艺如下：
配方：PA6含量50 100%，PP含量0 50%，PP-g-MAH含量固定为4 phr；
设备：双螺杆挤出机；
挤出温度：170~235℃。
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图文详解
图1为PP含量对干态和湿态情况下UB和CB共混物屈服强度的影响
从图1可以看到，很明显干态情况下共混物的屈服强度远高于湿态的结果，除了PP含量为50%时（PP含量太高了），干态下UB和CB共混物的屈服强度在35~50 MPa之间，湿态则在17~25 MPa之间。
先说干态的屈服强度，UB共混物不加入增韧剂，只能在比较低的PP含量下，也就是5 10%之间时，屈服强度比较好，在45 50 MPa之间，PP含量再升高，机械强度就恶化了；CB共混物则不然，虽然在低PP含量下屈服强度不然UB高，但是PP含量越高，屈服强度反而增加，最终在PP含量大于20%后，屈服强度全面超过UB。
再说湿态的屈服强度，UB屈服强度随着PP的增加一路走低，虽然变化幅度要小得多，结论也是低PP含量下的性能好；CB的曲线更像是拷贝黏贴的，与干态的曲线几乎一模一样，PP含量越高，屈服强度越好。
图2为PP含量对UB和CB共混物吸水性的影响
从图2可以看到，PP含量越高，共混物吸水性越低。在CB共混物中，PP含量在5~20%时，吸水性保持不变，为3.6%；PP增加到30%时，吸水性下降到1.4%。CB共混物的吸水性要低于UB，这是因为PP-g-MAH与PA6反应后降低了PA6中的自由-NH2的数量，所以吸水性更低。
图3为PP含量对UB和CB共混物厂家强度的影响
从图3可以看到，在低PP含量下UB共混物的冲击强度要高于CB，高PP含量下CB的冲击强度更高，这与屈服强度的变化规律类似。
UB共混物中，当PP为5%时，冲击强度与纯PA6相比提高了161.9%，随后不断降低，直到PP增加到50%时才略有增加。
CB共混物中，PP含量10%和30%PP的冲击强度最高。与纯PA6相比，PP含量在5、10、20%和30%时，冲击强度分别增加33.4、110.1、41.1%和69.1%。一般来说，加入增韧剂可以提高尼龙的冲击强度，如果增韧剂过量，冲击强度反而会下降，如本文中5~10%的PP含量的结果。
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内容总结
实现强度又好，韧性又高，价格还便宜的增韧尼龙材料是研究者追求的目标。印度博拉理工学院的Doddipatla教授以PP-g-MAH为增韧剂，制备了PA6/PP/ PP-g-MAH三元共混物，研究了PP含量对共混物屈服强度、吸水性和冲击强度的影响，发现：
不加入相容剂的UB共混物中，PP含量为5%就可以实现材料的强韧平衡；加入相容剂的CB共混物，PP含量在30%时，材料也有很好的强韧平衡
根据应用场景的不同，要改变共混物中PP和PP-g-MAH的含量：如果PA6用于湿度高的环境中时，PP含量要尽量低一些，因为这个时候要尽量表现出PA6的性能；当材料用于湿度低的环境中时，可以加入更高的PP，以降低成本，但这个时候加入相容剂非常有必要。
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一张图概况全文
参考文献：
Sridhar A, Doddipatla P. Influence of PP content on mechanical properties, water absorption, and morphology in PA6/PP blend. Journal of Applied Polymer Science, 2019, 136(25): 47690.
-END-
答：对于增强尼龙的力学性能.结果表明随玻纤含量的增加,材料的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的提高,冲击强度则较为复杂,增韧剂加入,材料的韧性大幅度的提高.添加30％～35％的玻纤,8％～12％的增韧剂,材料的综合力学性能最佳。1. GFR-nylon 在尼龙树脂中加入一定量的玻璃纤维进行增强而得到的塑料(FR-PA)。可...
答：增加韧性就是添加增韧剂，为了降低塑料硬化后的脆性提高其冲击强度和延伸率而加入树脂中的一种添加剂。在塑料方面的增韧剂，目前用的比较多的马来酸酐接枝相容剂，如马来酸酐接POE、EVA、SBS、EPDM、PE、ABS等等都是用于塑料特别是工程塑料上效果显著的增韧剂。或者直接从改性工厂购买增韧尼龙，增韧PA66。根...
答：尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂,作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万尼龙具有很高的机械强度,软化点高,耐热,磨擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,有自熄性,无毒,无臭,耐候性好,染色性差。缺点是吸水性大,影响尺寸稳定性和电性能,纤维增强可降低...
答：南京塑泰的尼龙增韧剂。南京塑泰尼龙增韧剂：适用于PA/PE、PA/PP合金，可大大提高合金的韧性。用于PC、ABS、PET、PBT等及其合金材料的相容剂与增韧剂 南京塑泰尼龙增韧剂性能指标：外观：白色透明颗粒 接枝率：1.0～1.3MA 熔指：0.6～2.0g/10min（190℃,2.16kg）南京塑泰尼龙增韧剂典型应用：1...
答：2.由于玻纤的加入，限制了塑料的高分子链间的相互移动，因此，增强塑料的收缩率下降很多，即制品缩水现象比没加玻纤之前好很多，刚性也大大提高。3.玻纤增强尼龙具有很高的机械强度，软化点高，磨擦系数低，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，...
答：沥青可以作为尼龙增韧剂。刚性粒子对尼龙有一定的增韧效果，沥青能提高尼龙的刚性，有增韧作用。韧性好、刚性高的增韧尼龙，采用复合增韧剂，增韧增强复合化技术能获得韧性好、刚性高的增韧尼龙。
答：1. 工程塑料的种类繁多，其中包括聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（尼龙，PA）、聚甲醛（POM）、聚苯醚（PPO）、聚酯（PET，PBT）、聚苯硫醚（PPS）以及聚芳基酯等。2. 聚酰胺（PA，尼龙）以其低密度、高抗拉强度、耐磨性、自润滑性以及优异的冲击韧性而受到重视。这种材料具有刚柔并济的特性，加之其轻质...
答：0.2-0.5 PA6M40 30%矿物填充PA6 0.6-0.9 PA6M30 40%矿物填充PA6 0.4-0.7 PA6M40 PA6一般注塑级 1.4-1.8 PA6 PA6快速成型 1.2-1.6 PA6 PA6一般增韧 1.0-1.5 PA6 PA6中等增韧 0.9-1.3 PA6 PA6超增韧 0.9-1.3 PA6 MoS2填充耐磨PA6 1.0-1.4 PA6 ...
答：增强尼龙介绍:在尼龙中添加玻璃纤维、增韧剂[1]等共混材料的力学性能.结果表明随玻纤含量的增加,材料的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的提高,冲击强度则较为复杂,增韧剂加入,材料的韧性大幅度的提高.添加30％～35％的玻纤,8％～12％的增韧剂,材料的综合力学性能最佳。 1. gfr-nylon 在尼龙树脂中加入...
答：PE、PP.3MA% 熔指：用于PE、ABS、PC/.6～2、PE增韧剂.0g/、PET：1.16kg）典型应用。南京塑泰PA尼龙增韧剂可以同时提高尼龙的韧性和耐寒性、尼龙增韧剂、PBT等及其合金材料的相容剂与增韧剂;10min（190℃、PA/。 2;PP合金.0～1：白色透明颗粒 接枝率、阻燃增韧：适用PC的增韧及PC/。用于...
