尼龙材料是最早被应用,也是目前国内外应用最广泛的一种工程塑料,其强韧、耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀、耐油等优异特性,特别是耐磨性和自润滑性能优良,摩擦系数小,使其应用领域非常广泛。
40年来,PA在于其他工程塑料的激烈竞争中稳步迅速增长,其需求量迄今一直居于五大工程塑料之首,仅中国的PA需求量已从2015年312.8万吨快速增长至2019年的496.2万吨。
在当下的应用领域中,对PA的韧性有更高的要求,因此对PA进行增韧改性具有重要的理论和实际意义。近20年来国内外学者对PA的增韧进行了大量的研究,大致可分为以下6类:
#1、不同PA品种共混
相较于其他工程塑料,PA本身就是一种高韧性材料,特别是一些长碳链PA,例如PA11、PA12、PA1212等,它们的韧性很好,但是为了得到性价比更好的材料,通用的方法是将不同PA品种进行共混,制得高性能的合金。
#2、PA/聚烯烃
PA与非极性聚烯烃原本互不相容,但采用最新的相容化技术和共混技术进行共混改性,就能制得实用型高性能的PA/聚烯烃合金,诸如PA/PE和PA/PP。
此外,日本学者曾研究过当LDPE与PA6共混时的情况,结果表明,接枝LDPE/PA6共混物的干态和低温冲击强度同样得到了成倍的提高,当LDPE的含量达到40%时指标均提高了7-8倍左右。
#3、PA/聚烯烃弹性体
这种合金也可以挺高PA在干态低温下的冲击强度,并降低吸湿性。尤其是PA与官能化的聚烯烃弹性体组成的共混合金,也被称为超韧性PA。
#4、PA/高性能工程塑料
这类共聚物往往能够在提高PA的耐热性能时,同时提高其综合性能,目前在汽车内外饰中有着非常广泛的应用。
#5、PA/有机低分子
国内研发团队曾研究新型芳香族磺酰胺对PA1212的增韧效果。结果表明,10%甲苯磺酰胺和聚丙烯酰胺的符合增韧剂可以使PA1212达到脆-韧转变。增韧后的PA1212冲击强度大幅提高,可达到739.92J/m,断裂伸长率也有显著提高。
#6、PA/无机物
无机刚性粒子填料的尺寸大小对改性效果影响很大,一般分为常规填料(>5μm)、超细填料(0.1nm-5μm)以及纳米填料(<0.1μm),还有纤维、球状等特殊填料。
国内在这方面的开展较为广泛,中科院长春应化所曾开发以氧化铷为填充剂的无机刚性粒子增韧剂,用以增强PA6,结果表明其冲击强度和韧性也有明显提高。
上述6个方面是当前较为主流的对PA材料增韧的手段,其中聚烯烃及聚烯烃弹性体,对于PA共混合金的冲击性能提升幅度较大,相应的拉伸强度和弯曲强度也会下降,且相容性较差;PA与高性能工程塑料虽然在韧性和刚性能同时提高,但性价比较低。