尼龙的填充改性和共混改性
PA填充改性
PA 填充改性是以聚酰胺树脂作为基料,通过添加纤维、天然或合成的填料来进行改性,通常可分为纤维增强、天然矿物增强和合成填料填充3个方面:
(1)纤维增强是使用玻璃纤维、碳纤维及石棉纤维等。
(2)天然矿物增强是使用硫酸钙、碳酸钙、高岭土、滑石、沸石等。
(3)合成填料填充是使用二硫化钼、石墨、硅树脂粉、聚四氟乙烯等。
同时使用纤维和填料增强尼龙,往往可获得更优异的具有综合性能的均衡产品。
尼龙树脂因填料而引起的补强效果,取决于填料的粒径、形状、长径比和表面处理剂,常见的填料种类如无机天然矿物、工业废渣、植物纤维等,不仅可降低成本,提高复合材料的物理机械性能,但同时也降低了复合材料的冲击性、拉伸强度、表面光泽度和加工流动
填充剂性质对树脂性能的影响
(1)颗粒的形状
纤维状、柱状、薄片等纵横面较大的填充剂使得加工性能变差,但有利于提高PA的力学性能;无定形球状、粉状虽可提高加工性能,但会降低其力学性能。
(2)颗粒大小
填料粒径的最佳范围为0.1~10 mm。粒径小,有利于产品的力学性能、尺寸稳定性、表面光泽和手感,但粒径过小时,将难以分散。
在实际生产中,填料的粒径应根据塑料的种类和加工设备的分散能力等进行选择。
(3)颗粒表面积
填料的许多功能与其表面积有关。通常,填料的表面积增大,有利于表面活性剂、分散剂、表面改性剂和极性聚合物的吸附或填料表面的化学反应的发生。
(4)填料对设备的磨损
填料会加速设备磨损,同时也使熔体粘度提高,因此,在配方中应适当增加润滑剂和稳定剂的剂量。
PA共混改性
采用机械方法,在已经生成的聚合物中加入其它聚合物使其性能发生变化,称之为共混改性。在共混改性中,应注意的是只有形成不完全相容的多相体系,同时又能使2种聚合物达到相互均匀分散时,才能达到预期的改性效果。
1.PA与通用塑料共混
PA与PE共混可以改善PE对氧、烃等溶剂的阻隔性能,但由于分子结构的差异,PA与PE的相容性较差,因而需要在PE分子链上引入可与PA酰胺基或端胺基作用的极性基团来增强PE与PA的界面相互作用。
PA与PP共混可提高着色性和气密性。在共混改性中,应注意不同聚合物之间的相容性。当共混2种聚合物相容性较差时,通常需要加入与这2种聚合物的相容性都好的第3种组分,第3种组分称为增容剂。
尼龙-6与聚丙烯的相容性极差,仅靠机械力是不可能使其混合均匀的。此时,如果加入少量接枝马来酸酐的聚丙烯,由于马来酸酐与尼龙-6的酰胺基团发生了化学反应,使得尼龙-6与聚丙烯的相容性大大提高。
2.PA与PPO共混
聚苯醚简称PPO,是一种优良的热塑性工程塑料,具有良好的热力学性能,PPO在-160~190°C可连续工作。另外,PPO还具有优良的物理机械性能和尺寸的稳定性。其缺点是熔体粘度大、流动性差、加工成型困难、能耗过高,所以,限制了PPO的实际应用和推广。
为了提高PPO的性能,拓展其应用领域,有必要对PPO进行改性。共混改性是目前PPO最重要的改性措施。
对于PPO/PS和PPO/HIPS合金,虽然具有较高的抗拉强度、弯曲强度、缺口冲击强度等优良性能,但其热变形的温度较低,耐油性和耐溶剂性较差。因此,开发PPO/PA(聚酰胺)、PPO/PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等不相容体系是必然的,而关键是需要提高聚合物之间的相容性。
聚苯醚具有优异的耐热性、力学性能、电气性能、尺寸稳定性和耐水性,但耐油性和耐溶剂性较差;PA具有优异的力学性能、耐油性、耐溶剂性和耐磨性,但其在高载荷下的尺寸稳定性、吸湿性和热变形抗力较差,因此,将这2种树脂共混制成的合金,可以弥补各自的不足,但PA与PPO之间的相容性较差,因此,必须使用增容剂来提高共混体系的性能。
3.聚酰胺的抗菌共混改性
将尼龙6(PA6)切片与壳聚糖-银/二氧化钛复合抗菌剂按比例混合均匀,用锥形双螺杆挤出机熔融共混,挤出,用冷却水冷却,造粒,干燥,最终得到抗菌改性PA6切片。
抗菌改性PA6切片树脂基体尺寸均匀,分散性好,相容性好,无明显团聚,抗菌改性达到了预期效果。由于复合抗菌剂的掺杂作用,抗菌改性PA6切片的结构更加稳定,初始分解温度提高,热稳定性提高。
采用共混母粒法和粘合法生产的尼龙抗菌纤维具有抗菌谱广、抗菌效果强、抗菌效果持久的特点,其制造工艺简单,可用于常规纺丝设备生产。纤维的物理性能可以满足常规纤维的要求,应用范围广。