广东化工2021年第2期· 36 · 第48卷总第436期ABS/PA6复合材料的力学性能影响研究 罗鹏1,2*，胡志华1,2，汪海1,2，李诚1,2
(1．金发科技股份有限公司，广东广州510000；2．广东金发科技有限公司，广东清远511500) [摘要]制备了一系列ABS/PA6复合材料，并探讨了不同增容剂、不同种类ABS以及不同增韧剂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响。 结果表明，马来酰亚胺(MS-NB)对ABS/PA6的增容效果最佳，当添加量为5 %时，缺口冲击强度由4.4 kJ/m2提高到7.8 kJ/m2，提升幅度为77 %。 在缺口冲击强度表现上，具有核壳结构的MBS增韧剂明显优于高胶粉；不同ABS种类的ABS在该体系中力学性能差异很大，高胶含量的ABS 树脂能显著提高复合材料的缺口冲击强度，但弯曲强度，弯曲模量等性能有一定程度下降。
[关键词]ABS；PA6；缺口冲击强度；增容剂
[中图分类号]TQ325.2 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)02-0036-02
The Study on the Influence of ABS/PA6 Mechanical Properties
Luo Peng1,2*, Hu Zhihua1,2, Wang Hai1,2, Li Cheng1,2
(1. Kingfa Technology Co., Ltd., Guangzhou 510000；2. Guangdong Kingfa Technology Co., Ltd., Qingyuan 511500, China)
Abstract: A series of ABS/PA6 composites were prepared. The influence of different compatibilizers, different types of ABS and different toughening agents on the mechanical properties of ABS/PA6 composites were discussed. The results showed that MS-NB is a kind of effective compatibilizer for ABS/PA6 composites. When the addition amount is 5 %, the notched impact strength increases from 4.4 kJ/m2to 7.8 kJ/m2. In the performance of notched impact strength, MBS toughening agent with core-shell structure is obviously better than high rubber powder.Different ABS types have great differences in mechanical properties in this system, and ABS resin with high rubber content can significantly improve the notched impact strength of the composite material. Flexural strength and flexural modulus have decreased.
Keywords: ABS；PA6；Notched impact strength；Compatibilizer
聚己内酰胺(PA6)其具有优异的机械性能，良好的抗腐蚀能力以及加工流动性，被广泛应用于汽车、电子电器、家用电器，医疗及体育用品等领域；但其具有较强的吸水性且尺寸稳定性较差，需要对其进
行改性处理以满足更多的使用要求。在改性领域中，共混改性是最常见的改性方法，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)具有优异的加工性能、良好的尺寸稳定性，优良的综合力学性能，因而利用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)对其共混改性，制备ABS/PA6合金使二者能扬长避短，且成本上更有优势，因而使其应用范围更加广泛[1]。
ABS属于非结晶聚合物，PA6属于结晶性聚合物，二者相容性较差[2-4]，因此在改性过程中需克服其不相容的特点，以期达到理想的力学性能；ABS/PA6共混体系的增容剂已有报道，包括ABS接枝马来酸酐，苯乙烯接枝马来酸酐等[5]，本文重点考察了相容剂的引入以及ABS的种类对复合材料力学性能的影响。
1 实验部分
1.1 原料及设备可控硅触发器
ABS:AG10NP-AK，台湾化纤股份有限公司；ABS:D-120A，镇江奇美股份有限公司；ABS:DG-417，天津大沽化工股份有限公司；ABS：750NSW，韩国锦湖化学株式会社；ABS:HP181，中海油乐金化工有限公司；ABS:8434，上海高桥石化有限公司；PA6:HY-2800A，江苏海阳化纤有限公司；苯乙烯接枝马来酸酐：SMA 700，上海华雯电子新材料有限公司；马来酰亚胺：MS-NB，日本电气化学，AS接枝环氧基GMA：SAG-002，南通日之升高分子材料科技有限公司；ABS接枝马来酸酐：KT-2，
沈阳科通塑胶科技有限公司；
双螺杆挤出机，SHJ-30，南京瑞亚高聚物装备有限公司，注塑机：BS80-Ⅲ，博创智能装备有限公司；万能试验机、摆锤冲击试验机，德国Zwick公司；
1.2 试样制备
将实验用的ABS和PA6分别置于80 ℃和120 ℃烘箱中干燥2 h后与助剂等在高速混合机中混合均匀，经过双螺杆挤出机熔融、造粒后备用；挤出机设置温度为220~230 ℃，螺杆转速400 r/min。制备好的粒料烘干后通过注塑机制备标准测试样条。
1.3 性能测试与表征
力学性能测试：拉伸强度按GB/T1040测试，拉伸速度50 mm/min；悬臂梁冲击强度按照GB/T1843测试；弯曲强度以及弯曲模量按照GB/T9341测试，速度2 mm/min；熔体流动速率按照GB/T3682测试，测试条件为240 ℃，10 kg。
2 结果与讨论
2.1 不同增容剂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响
不同增容剂对ABS/PA6复合材料性能的影响如表1所示，缺口冲击强度在一定程度上能反映合金材料相容性好坏，本文通过添加不同的增容剂，SMA700，SAG-002，KT-2，MS-NB考察不同增容剂对ABS/PA6复合材料缺口冲击强度的影响。通过对比发现，不同增容剂苯乙烯接枝马来酸酐(SMA700)，ABS接枝马来酸酐(KT-2)，甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG-002)在该体系中均一定的增容作用；但马来酰亚胺(MS-NB)对缺口冲击强度的改善效果最好，与空白样品对比缺口冲击强度提升了约77 %。MS-NB为苯乙烯、N-苯基马来酰亚胺、马来酸酐的共聚物，马来酸酐与ABS 能很好的相容，N-苯基马来酰亚胺与PA6同属于酰胺类有机物，能够很好的促进相容性。后文研究以MS-NB增容剂为研究对象，探讨ABS种类以及增韧剂种类对ABS/PA6合金力学性能的影响。
表1 不同增容剂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响
Tab.1 Effects of different compatibilizers on the mechanical properties of ABS/PA6 composites
样品悬臂梁缺口冲击强度/(kJ/m2)拉伸强度/Mpa弯曲强度/Mpa弯曲模量/Mpa 熔体流动速率/(g/10 min) 1-1 ABS/PA6(30/70) 4.4 60.8 86.7 2352 93 1-2 ABS/PA6/SMA700(30/70/5) 4.8 62.7 85.6 2218 22 1-3 ABS/PA6/MS-NB(30/70/5) 7.8 64.3 89.5 2366 55 1-4 ABS/PA6/KT-2(30/70/5) 4.9 56.7 78.6 2222 60 1-5 ABS/PA6/SAG-002(30/70/5) 5.9 59.7 83.7 2252 61
[收稿日期] 2020-11-21
[作者简介] 罗鹏(1988-)，男，工程师，湖南娄底人，主要从事塑料改性研究。*为通讯作者。
2021年第2期广东化工
第48卷总第436期 · 37 ·
2.2 不同增韧剂对ABS/PA6合金力学性能的影响
不同增韧剂对ABS/PA6力学性能的影响如表2所示，由表可以看出，三种增韧剂对ABS/PA6复合材料的缺口冲击强度均有显著提升，粒径更小的ABS 60P相对于HR181而言，增韧效果更优，但EM500相比于其他两种高胶粉ABS 60P和HR181，有更好的增韧效果，可能原因在于EM500为丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯的共聚物，其具有典型的核壳结构，在该体系中既有增韧作用又有增容作用。
表2 不同增韧剂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响
Tab.2 Effects of different toughening agents on the mechanical properties of ABS/PA6 composites
样品悬臂梁缺口冲
击强度/(kJ/m2)
电热碗
拉伸强度/Mpa弯曲强度/Mpa弯曲模量/Mpa 熔体流动速率/(g/10 min)
2-1 ABS/PA6/MS-NB/ABS 60P(45/40/5/15) 51.7 49.5 72.3 2104 30.6 2-2 ABS/PA6/MS-NB/ HR181(45/40/5/15) 50.6 49.8 72.7 2172 32.4 2-3 ABS/PA6/MS-NB/EM500(45/40/5/15) 57.9 48.9 69.8 2021 32.6 2-4 ABS/PA6(40/60) 7.7 55.3 78.8 2253 54.4
2.3 不同ABS树脂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响
不同ABS树脂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响如表3所示，由表可以看出，不同ABS树脂对复合材料的缺口冲击强度有显著影响，但弯曲强度和弯曲模量均有一定程度下降。高胶含量的ABS，AG10NP-AK和D-120A的加入，使得ABS/PA6复合材料表现出超韧行为，缺口冲击强度分别为57.9 kJ/m2和59.1 kJ/m2，可能由于高胶含量ABS中的丁二烯橡胶成分与核壳结构的MBS形成一定的连续相后，缺口冲击强度显著提高。但弯曲强度和弯曲模量以及熔体流动速率均表现出一定程度的下降。
表3 不同ABS树脂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响
Tab.3 Effects of different ABS resins on the mechanical properties of ABS/PA6 composites
样品悬臂梁缺口冲
移动除湿机击强度/(kJ/m2)
拉伸强度/Mpa弯曲强度/Mpa弯曲模量/Mpa 熔体流动速率/(g/10 min)
3-1 ABS-1/PA6 /EM500/MS-NB(45/40/15/5) 57.9 41.7 59.4 1568 32
3-2 ABS-2/PA6/ EM500/MS-NB(45/40/15/5) 59.1 38.8 52.6 1395 28.8
3-3 ABS-3/PA6/ EM500/MS-NB(45/40/15/5) 16.2 44.8 62.3 1665 38.5
3-4 ABS-4/PA6/EM500/MS-NB(45/40/15/5) 14.9 45.6 65 1768 47.2
3-5 ABS-5/PA6/ EM500/MS-NB(45/40/15/5) 17.7 44.3 63.4 1761 34.1
3-6 ABS-6/PA6/ EM500/MS-NB(45/40/15/5) 13.3 44.9 64 1821 48.6
备注：ABS-1为ABS AG10NP-AK，ABS-2为ABS D-120A，ABS-3为ABS DG-417，ABS-4为ABS 750NSW，ABS-5为ABS 8434，ABS-6为ABS HP181；
3 结论
(1)在ABS/PA6复合体系中，苯乙烯、N-苯基马来酰亚胺、马来酸酐的共聚物(MS-NB)是一种十分有效的增容剂；
(2)具有核壳结构的MBS相对于高胶粉而言在该体系中具有更好的增韧效果；
(3)高胶含量的ABS的加入，能使ABS/PA6复合材料表现出超韧行为，相比于通用级ABS，具有更好的增韧效果。
参考文献
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(本文文献格式：罗鹏，胡志华，汪海，等．ABS/PA6复合材料的力学性能影响研究[J]．广东化工，2021，48(2)：36-37)
关联成像
空气净化风扇(上接第29页)
参考文献
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