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乙烯⁃丙烯酸共聚物及其锌离聚体增韧改性PA66研究

时间:2026-09-02来源:网络作者:小白

(来源:聚烯烃人)

采用EAA与Zn‑EAA改性PA66,Zn‑EAA增韧效果优于EAA。

5%Zn‑EAA可实现PA66同步增强增韧;

Zn‑EAA共混物平衡扭矩更低,加工性能更优。

流变结果表明,Zn²⁺与酰胺基形成的物理交联网络可改善力学性能,高温下该网络发生解离,与加工测试结果一致。

力学性能

PA66/EAA与PA66/Zn‑EAA共混体系的悬臂梁缺口冲击强度见图1。

随EAA、Zn‑EAA添加量由5%增至20%,PA66冲击强度逐步提升,Zn‑EAA增韧效果更突出。

添加20%时,PA66/EAA‑20、PA66/Zn‑EAA‑20冲击强度分别达13.0、18.9 kJ/m²,较纯PA66(3.1 kJ/m²)分别提升319.4%、509.7%。

一方面,EAA与Zn‑EAA在PA66基体中作为应力集中点,可吸收冲击能实现增韧;

另一方面,二者羧酸基团与PA66端氨基反应,改善界面相容性。

Zn‑EAA中的Zn²⁺还可与PA66酰胺基发生配位络合,构建额外物理交联网络,进一步耗散冲击能量,故PA66/Zn‑EAA共混物冲击性能更优。

图1 EAA、Zn-EAA添加量对PA66悬臂梁缺口冲击强度的影响

弹性体增韧塑料往往以拉伸强度损失换取冲击性能提升,PA66/EAA体系即符合该规律;

而PA66/Zn‑EAA共混物拉伸强度随Zn‑EAA含量增加呈先升后降。

Zn‑EAA添加5%时,PA66/Zn‑EAA‑5拉伸强度为90.8 MPa,较纯PA66(84.7 MPa)提升7.2%;

添加量增至10%,拉伸强度回落至纯PA66水平。

低含量下Zn‑EAA构筑的物理交联网络可强化基体,含量继续升高后,Zn‑EAA自身低强度成为主导因素,造成共混物拉伸强度下降,该现象与Sun等报道一致。

相同配比下PA66/Zn‑EAA的拉伸强度均高于PA66/EAA。

综合图1、图2结果,5%Zn‑EAA改性PA66综合力学性能最优,悬臂梁缺口冲击强度8.2 kJ/m²,较纯PA66提升164.5%,同时拉伸强度提高7.2%,实现PA66同步增强增韧。

图2 EAA、Zn-EAA添加量对PA66拉伸强度的影响

加工性能

通过扭矩‑时间曲线(图3)探究PA66/EAA、PA66/Zn‑EAA共混物加工性能。

纯PA66平衡扭矩1.4N·m,引入EAA、Zn‑EAA后平衡扭矩均上升;

EAA添加10%、20%时平衡扭矩分别为2.0 N·m、2.6 N·m,源于EAA羧酸基团与PA66端氨基发生酰胺化反应,加剧分子链缠结与摩擦。

同等含量下PA66/Zn‑EAA平衡扭矩低于PA66/EAA,PA66/Zn‑EAA‑20平衡扭矩2.4 N·m,较PA66/EAA‑20(2.6 N·m)下降0.2 N·m。

原因在于加工温度下锌离子⁃酰胺基配位形成的物理交联网络解离,熔体流动性提升、黏度降低,赋予共混物更好的加工性能。

图3 PA66/EAA和PA66/Zn-EAA共混体系的扭矩—时间曲线

旋转流变分析

流变测试可评价材料加工性能并表征内部结构,图4为PA66及PA66/EAA、PA66/Zn‑EAA共混物的动态流变曲线。

低频区纯PA66储能模量G′、损耗模量G″与角频率ω的双对数关系满足G′∝ω²、G″∝ω,符合线性黏弹性模型,分子链可充分松弛。

随EAA、Zn‑EAA含量提高,二者与PA66发生酰胺化反应束缚分子链运动,共混物低频区G′与G″增大,G′、G″对ω的依赖逐渐偏离线性黏弹性模型。

tanδ(G″/G′)随角频率的变化同样可表征共混物黏弹性行为。

由图4c可见,引入EAA或Zn‑EAA后体系tanδ降低;

ω=10 rad/s时,PA66/EAA‑20、PA66/Zn‑EAA‑20的tanδ由纯PA66的10.0分别降至2.0、3.2,说明改性组分增大分子链缠结,降低能量耗散,提升弹性响应。

随EAA、Zn‑EAA添加量提高,tanδ曲线趋于平缓,分子链缠结增多,在更广角频率区间呈现更强弹性。

同等添加量下,PA66/Zn‑EAA的tanδ曲线位于PA66/EAA上方,且对角频率依赖性更高,归因于高温下Zn²⁺形成的物理交联网络发生解离,弹性响应减弱,该结果与平衡扭矩测试相吻合。

总结

EAA与Zn‑EAA均可提升PA66冲击强度,且随含量升高而增大,Zn‑EAA增韧效果更佳;

20%添加量时,PA66/EAA‑20、PA66/Zn‑EAA‑20悬臂梁缺口冲击强度分别为13.0、18.9 kJ/m²。

PA66/EAA拉伸强度随EAA增加持续降低,PA66/Zn‑EAA则先升后降,同含量下拉伸强度优于PA66/EAA,5%添加量可实现PA66同步增强增韧。

由扭矩‑时间曲线可知,PA66/Zn‑EAA‑20平衡扭矩2.4 N·m,低于PA66/EAA‑20的2.6 N·m,PA66/Zn‑EAA加工性能更优。

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