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聚碳酸酯(PC)和尼龙6(PA6)都是使用广泛的工程塑料,综合性能优良,但它们的缺口冲击性能差。通过与橡胶或弹性体共混改性的方法可以有效改善其缺口冲击性能。但由于橡胶本身的模量非常低,在增韧的同时,往往会大幅度降低基体材料的刚性,尤其是材料的弹性模量。因此,制备一种同时具有高韧性和高强度的聚合物材料,具有非常重要的研究意义。
本文用线性低密度聚乙烯(LLDPE)与低分子量的马来酸酐化聚丁二烯(PB-g-MAH)进行熔融接枝,制备一种以聚烯烃为主链、官能化低分子量橡胶为长支链的改性聚乙烯。采用熔融共混法,将官能化长支链聚乙烯与PA6共混,共混后的PA6冲击强度是纯PA6的三十倍,已属于超韧尼龙的范围。采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察官能化聚乙烯/PA6增韧体系的微观结构和断裂行貌,可以清楚的看到体系中形成了一种以马来酸酐化聚丁二烯为壳、LLDPE为核的“核.壳”型结构。这种核壳结构的形成主要是通过反应挤出过程中马来酸酐与PA6端胺基的反应,原位形成接枝共聚物,使得马来酸酐化聚丁二烯趋向存在于LLDPE和PA6基体树脂之间而形成“壳”。核壳结构的形成是这种官能化聚乙烯能否起到增韧效果的关键。当受到外力作用时,由橡胶相构成的壳结构能在聚乙烯核与基体之间形成纤维结构,这种纤维结构不仅能够改变体系的应力状态,引发基体屈服,而且大大增强了分散相粒子同基体之间的界面强度,提高了体系的刚性。与传统的弹性体增韧剂POE-g-MAH相比,官能化长支链聚乙烯对PA6的增韧效果更加显著,其改性后的PA6冲击强度几乎是POE-g-MAH的两倍,拉伸强度也高出许多。而当上述官能化长支链聚乙烯与PC共混时,由于橡胶分子链上的马来酸酐与PC分子链上的羟基在熔融挤出过程中不能反应,共混过程中,使橡胶相扩散到LLDPE和基体之间的推动力很小,体系中没有形成以聚丁二烯为壳,LLDPE为核的核壳结构。此时,当体系受冲击应力时,很易产生界面脱粘现象,且没有纤维状结构存在于基体树脂和分散相颗粒之间,与传统的核壳增韧剂MBS相比,这种官能化长支链聚乙烯对PC的增韧效果要差很多。