實驗反應擠出實驗尼龍聚乙烯反應性共混

實驗反應擠出實驗尼龍聚乙烯反應性共混第一頁，共十五頁，2022年，8月28日一、實驗目的

了解并掌握改善聚合物共混體系相容性的方法和聚合物共混相容性的表征方法掌握尼龍/聚乙烯反應共混增容的工藝過程第二頁，共十五頁，2022年，8月28日尼龍是分子鏈上具有酰胺鍵的聚合物的總稱，典型代表是PA6和PA6,6，是性能優(yōu)良的工程塑料，在汽車、電器、儀表等許多工業(yè)領域應用廣泛尼龍分子鏈上的酰胺鍵吸水，導致尼龍制品吸濕性較高，導致制品的尺寸穩(wěn)定性、電性能、以及機械強度受到不利影響其次，PA6和PA6,6的低溫韌性較差，低溫下受力易發(fā)生脆性破壞；另外尼龍價格較高這些不足一定程度上限制了尼龍的應用二、實驗原理第三頁，共十五頁，2022年，8月28日采用聚乙烯(PE)與尼龍（PA）進行共混可以改進和提高尼龍的上述性能聚乙烯可以明顯降低尼龍的吸水率，從而提高制品的尺寸穩(wěn)定性和電性能聚乙烯對尼龍還可以起到增韌作用，提高制品的干態(tài)和低溫狀態(tài)下的沖擊強度，改善尼龍的力學性能價廉的聚乙烯還可以大幅度地降低尼龍的生產成本第四頁，共十五頁，2022年，8月28日尼龍與聚乙烯的大的極性差異導致二者共混時的相容性極差。加入相容劑來改善共混相容性。尼龍與聚乙烯共混的相容劑可以通過聚乙烯接枝馬來酸酐與尼龍進行反應性擠出來制取，其原理如下：PA6-PE的嵌段（或接枝）共聚物

第五頁，共十五頁，2022年，8月28日尼龍與聚乙烯的嵌段（或接枝）共聚物，它們在熔融擠出共混過程中可以對尼龍和聚乙烯可以起到共混相容劑的作用：一方面通過降低尼龍與聚乙烯兩相間的界面張力，提高兩相的分散程度；另一方面增強兩相之間的界面結合力；從而形成了具有良好分散和牢固界面結合的共混形態(tài)。第六頁，共十五頁，2022年，8月28日三、實驗原料和設備高密度聚乙烯樹脂（HDPE），MFR=6.01KgPA6，擠出級 3Kg聚乙烯接枝馬來酸酐（HDPE-g-MAH）1Kg高速分散混合機 1臺雙螺桿擠出機組 1臺氣流干燥器 1臺第七頁，共十五頁，2022年，8月28日四、實驗步驟A.PA6與聚乙烯的反應性擠出共混

⑴將PA6粒子置于100℃氣流干燥器中干燥8小時以上。聚乙烯樹脂置于普通干燥箱中于80℃下干燥4小時。

⑵打開雙螺桿擠出機電源開關，將擠出機各段溫度設定為：I區(qū)II區(qū)III區(qū)Ⅳ區(qū)Ⅴ區(qū)機頭200℃230℃240℃240℃230℃230℃第八頁，共十五頁，2022年，8月28日⑶分別稱取干燥PA6樹脂1.2Kg和HDPE樹脂500g，在高速混合機中混合2min后加入擠出機料斗。啟動雙螺桿擠出機主機，并調節(jié)變頻器頻率至30Hz（電流約為10A）。啟動加料螺桿電機，調節(jié)螺桿轉速為30rpm，進行熔融共混擠出。⑷稱取干燥PA-6樹脂1.2Kg、HDPE樹脂300g、HDPE-g-MAH200g，按照步驟(3)操作。⑸待物料全部擠出完畢后用1公斤純聚乙烯樹脂對擠出機進行清理，然后依次關閉加料電機、主機和各加熱段，最后關閉擠出機電源。第九頁，共十五頁，2022年，8月28日B.PA6/聚乙烯共混相容性的表征⑴Molau實驗——將由簡單機械共混得到的PA6/聚乙烯共混物和通過反應性擠出得到的共混物切片各數(shù)十粒分別放入兩只試管中，然后在試管中加入甲酸。試管在室溫下放置2～3天后，兩個試管內物料的狀態(tài)發(fā)生了明顯變化。請同學根據所觀察到的實驗現(xiàn)象，解釋兩種共混體系的相容程度。第十頁，共十五頁，2022年，8月28日⑵掃描電子顯微鏡（SEM）——取簡單機械共混物和反應性共混物的擠出料條各一根，將它們置于液氮中冷凍1～2min，用鉗子將其掰斷，在斷面上進行噴金處理后，使用掃描電子顯微鏡觀察斷面處的共混形態(tài)。簡單機械共混物反應共混物

圖1PA6/聚乙烯共混物的掃描電子顯微鏡照片第十一頁，共十五頁，2022年，8月28日C.PA6/聚乙烯共混物的力學性能⑴將PA6、PA6/聚乙烯機械共混物和反應性擠出共混物各1.5Kg置于氣流干燥器中于100℃下干燥8小時以上，以去除樹脂中的水份。

⑵打開塑料注塑機電源開關，將注塑機各段溫度設定。⑶將三種物料分別在塑料注塑機上制備出供拉伸、沖擊、彎曲試樣各10根。第十二頁，共十五頁，2022年，8月28日⑷將試樣在室溫下放置一天，量取試樣尺寸后，按照測試標準分別測定試樣的拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度和簡支梁缺口沖擊強度。⑸將測得的三種物料的各種機械強度列表并進行比較，討論PA6/PE簡單共混和反應性共混對PA6機械性能的影響。第十三頁，共十五頁，2022年，8月28日五、思考題不相容聚合物之間的簡單機械共混為何得不到令人滿意的共混形態(tài)和物理機械性能？可以采用哪些方法來改善不相容共混體系的相容性？如何表征和評價兩相共混體系的相容性？

第十四頁，共十五頁，2022年，8月28日六、參考文獻林明德，俞強,龔方紅，等.尼龍-6與羧基化改性LDPE共混體系的結構研究[J].高分子材料科學與工程，1992,8