乙烯乙烯醇共聚物與聚乙烯共混物的性能研究

第27卷第3期沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)報Vol.27 No.32013. 09JOURNAL OF SHENYANG UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGYSep. 2013文章編號: 2095 -2198(2013)03 -0226 -04乙烯乙烯醇共聚物與聚乙烯共混物的性能研究葛鐵軍，李英明，楊雪(沈陽(yáng)化工大學(xué)塑料工程研究中心，遼寧沈陽(yáng)110142)摘要:以HDPE-g-MAH 為相容劑，分別制備EVOH/HDPE二元共混物和EVOH/PA6/HDPE三元共混物.分別研究EVOH/HDPE和EVOH/PA6/HDPE共混物的阻透性、加工流動(dòng)性、物理機械性能及其微觀(guān)形態(tài)結構.從SEM可以看出:共混體系呈兩相結構,分散相HDPE和PA6以球狀均勻的分散在連續相EVOH中.二元體系中,隨著(zhù)HDPE質(zhì)量分數的增加,共混體系的阻透性能略有下降;加工流動(dòng)性有所提高;當m(EVOH): m(HDPE); m( DPE g-MAH)為10:15:5時(shí),共混體系的拉伸強度和沖擊強度達到最大.與二元體系相比,三元體系的阻透性能和機械性能不如二元體系.關(guān)鍵詞:阻透性; 乙烯乙烯醇共聚物; 高密度聚乙烯; 尼龍 6doi:10. 3969/j. issn. 2095 - 2198.2013.03.007中圖分類(lèi)號: TQ323. 1文獻標識碼: A乙烯乙烯醇共聚物( EVOH)作為三大阻隔(HDPE) ;尼龍6(PA6);高密聚乙烯接枝馬來(lái)酸材料之一,兼有聚乙烯的加工流動(dòng)性和聚乙烯醇酐( HDPE-g-MAH) ;抗氧劑1010.的高阻隔性. EVOH除具有優(yōu)異的阻油性和阻氣性外,還可再生利用,是一種新型的高分子合成1.2儀器與設備材料".同時(shí),由于EVOH的阻透性受環(huán)境濕度雙螺桿擠出機, TSE-35A,南京瑞亞高聚物影響較大,且價(jià)格相對較高,因而其應用范圍受裝備有限公司;注射成型機,NG-120A,無(wú)錫格蘭到限制.目前,對于EVOH的改性方法主要有層機械有限公司;融熔指數測定儀,HT-9431 ,弘達狀共混法,熔融插層法和多層共擠法等[2-3).與儀器股份有限公司;懸臂梁沖擊試驗機,UJ-240,上述方法相比,機械共混法簡(jiǎn)單,易操作,成本河北省承德材料試驗機廠(chǎng);拉伸測試儀,RGL-低;對于EVOH的共混改性方面,研究較多的是30A,深圳瑞格爾儀器有限公司.以EVOH為阻隔相[4-8].本文在保持EVOH本身高阻隔性的前提下,加入價(jià)格低廉、易于加工1.3樣品制備成型的HDPE或PA6和適量的相容劑PE-g-將EVOH PA6放入120 C烘箱中干燥6 h,MAH,以尋求EVOH、HDPE、PA6和PE-g-MAH然后將EVOH/HDPE/HDPE-g-MAH和EVOH/之間的最佳配比，制備出具有高阻隔性, - -定機HDPE/PA6分別按質(zhì)量比100/5/5, 100/10/5,械強度、既環(huán)保又經(jīng)濟的共混材料.100/15/5, 100/20/5, 100/25/5和100/25/5,1實(shí)驗部分100/25/10,100/25/15 ,100/25/20 ,100/25/25進(jìn)行預混合,加入雙螺桿擠出機中進(jìn)行擠出造粒,然后再經(jīng)注射成型機制作成標準樣條,以備用于1.1 主要原料各項性能測試.乙烯乙烯醇共聚物(EVOH);高密聚乙烯收稿日期: 2012-12 -30金項目:沈陽(yáng)市科技創(chuàng )新專(zhuān)項資金支持(130181)中國煤化工作者簡(jiǎn)介:葛鐵軍(1964-),男 ,黑龍江大慶人,教授,碩士,主要從事高分子合金及MYHCNMHG第3期葛鐵軍,等:乙烯乙烯醇共聚物與聚乙烯共混物的性能研究271.4測試標準1.4.1阻透性 能測試參照ASTMD2684-89進(jìn)行在25 mL稱(chēng)量瓶中,裝入適量的二甲苯溶劑;將注射成型的樣條裁成4 cmx4 cmx2 cm,稱(chēng)量后放入上述裝有二甲苯的稱(chēng)量瓶中,將瓶口密封后,恒溫(20C)放置,連續放置14 d取出稱(chēng)量,并根據公式吸油率=[( m,-m)/m3] x100 % .(b) EVOH/HDPE共混物計算樣品吸油率.式中:mo為樣品的初始質(zhì)量;圖1 共混物的SEM圖m,為第n次稱(chēng)量時(shí)樣品的質(zhì)量.Fig. 1 SEM pictures of blends1.4.2力學(xué)性能測試2.2共混體系的阻透性拉伸性能按GB/T1040-1992 ,缺口沖擊強度測試按GB/T 1843-1996.共混體系的阻透性曲線(xiàn)如圖2所示.1.4.3 加工性能測試三元體系中PA6質(zhì)量分數/%按照GB/T3682-2000標準,在熔體流動(dòng)測0.30s__ 10_ !20 25試儀上對樣品的熔融流動(dòng)速率測定.以上每組測g 0.24-試5個(gè)樣條,結果取平均值.1.4.4 SEM 測試多0.181取沖擊后的樣條,在沖擊斷面表面上進(jìn)行噴臺0.12-金后,用掃描電鏡進(jìn)行觀(guān)察.至0.06個(gè)2結果與討論510-152025二元體系中HDPE質(zhì)量分數/%2.1共混體系的形貌分析圖2阻透性曲線(xiàn)共混物的SEM圖如圖1所示.由圖1可知,Fig.2 The brrier property curves of blends2個(gè)共混體系均呈現兩相結構,無(wú)論是PA6還是從圖2可以看出,無(wú)論是單純加入HDPE還HDPE均以球狀分散相形式分散于連續相是將PA6和HDPE一并加入,都使得EVOH的EVOH中圖1(a)和圖1(b)中分散相分散的較阻透性能有所下降,并且二元體系的阻透性較好均勻,而且相籌尺寸較小,大小均- ,兩相的界面于三元體系.這主要有以下2個(gè)原因:-方面,從也較為模糊,由此可以看出,無(wú)論是二元共混體小分子的溶解-擴散理論可知,小分子透過(guò)聚合系還是三元共混體系的界面結合力都較強.物分為幾個(gè)過(guò)程，即小分子吸附于聚合物的表面,繼而在聚合物的內部溶解、擴散,最終從另-表面滲出,蒸發(fā);而小分子滲透過(guò)程的快慢主要取決于聚合物的本身及其相結構.眾所周知,EVOH為當今阻隔性能最好的聚合物,無(wú)論是第二組分或第三組分的加人,都破壞了其原有的單一的連續 相結構和晶體結構,因此小分子通過(guò)聚合物的非晶區以及晶區的缺陷部分滲透到聚合物的內部，使材料的滲透性增加但由于二元體(a) EVOH/PA6/HDPE共混物系的分散相中國煤化工E質(zhì)量分數為20% ,YHCNMHG只下降了.228沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)報2013年0.7倍;另-方面，與二元體系相比,三元體系的升,并沒(méi)有較大變化;這是由于PA6與EVOH有阻透性較差. PA6的加入量較少時(shí)，PA6的酰胺一定的相容性,但仍為不完全相容體系，且PA6基團的羥基間形成氫鍵,但同時(shí)可能由于該氫鍵的強度要高于EVOH基體.對于體系阻透性的貢獻要小于EVOH本身羥基兩種共混體系的缺口沖擊強度如圖3(b)所間的氫鍵鍵合作用,且隨著(zhù)酰胺基團數目的增示，缺口沖擊強度均隨共混物含量的增加而先增加,三元體系的相容性不如二元體系.大后減小.這是由于HDPE-g-MAH的含量不變,而隨著(zhù)HDPE或PA6的加人,破壞了EVOH基2.3共混物的拉伸 強度和缺口沖擊強度體的晶體結構,使結晶度下降,從而使缺口沖擊共混物的機械性能如圖3所示.強度上升;而當HDPE或PA6過(guò)量時(shí),體系的結晶度又有所提高,與EVOH相比,甚至增大,所三元體系中PA6質(zhì)量分數/%152025以使缺口沖擊強度下降.二元體系的缺口沖擊強十二元度高于三元體系,也是其結晶度較低的緣故.60 t2.4共混體系的加工性能55 t▲共混體系的加工流動(dòng)性如圖4所示.從圖450 t可以看出,二元體系和三元體系的熔融指數都隨45著(zhù)共混物含量的增加而略微增大，體系的流動(dòng)性增加.這是因為HDPE的加人破壞了體系的晶00 25體結構,且HDPE的流動(dòng)性?xún)?yōu)于EVOH;而三元二元體系中HDPE質(zhì)量分數/%(a)拉伸強度體系中PA6的加人,PA6與EVOH產(chǎn)生了協(xié)同作用,降低了體系的結晶度.8.100.:一二元6.4|甘三元r、0.6I盛4.日0.5家0.4-83.2陽(yáng)0.310152(b) 缺口沖擊強度圖3機械性能曲線(xiàn)圖4加工流動(dòng)性Fig.3 The mechanical propertics curves of blendsFig.4 The processing properties curves of blends從圖3(a)可以看出,二元體系中,隨著(zhù)HDPE含量的增加，體系的拉伸強度先基本保持3結論不變后呈下降趨勢,在質(zhì)量分數達到15 %左右時(shí),拉伸強度達到58. 5 MPa.這是由于在HDPE-(1)二元體系和三元體系均呈現兩相結構,g-MAH的存在下,一端的HDPE嵌人到體系的HDPE或PA6均以球狀形式分散于EVOH中;HDPE中,另- -端的MAH與EVOH的羥基發(fā)生二元體系的兩相界面結合力較好,相籌尺寸較反應,此時(shí)HDPE-g-MAH的含量剛好消耗盡,使小得三者的比例達到最佳.在三元體系中,隨著(zhù)中國煤化玉,沖擊強度HDPE和PA6的加入，體系的拉伸強度略有上和加工流動(dòng)YHCNMHG(( EVOH):.第3期葛鐵軍,等:乙烯乙烯醇共聚物與聚乙烯共混物的性能研究229m( HDPE): m( HDPE-g-MAH)約為100: 15:575 -83.時(shí),二元體系的性能最佳.5] 孟俊,承民聯(lián),欒福進(jìn)PE HD/EVOH共混阻透管材的研制[J].中國塑料,2008 ,22(3) :62 -66.6] 李連貴,王永偉,董欣偉,等熔融擠出HDPE/參考文獻:EVOH共混物的微觀(guān)結構及性能[J].化工新型材[1] 樊巖,胡紹華,章悅庭. EVOH樹(shù)脂[J].化工新型料,2011 ,39(6):101 - 104.材料2000,28(2) :23 -26.[2] 李震,宋文韜,彭珍珍， 等. HDPE/PA6層狀阻隔7] 郭靜,張旭，陳榮榮,等乙烯-乙烯醇與聚丙烯共混物的形態(tài)及性能[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報，材料的形態(tài)與性能研究[J].高分子材料科學(xué)與工2011, 30(3):191 - 194.程,2001,17(3):1-4.3] 馮鈉,王益龍，項素云,等.制備HDPE/PA6阻隔[8] WangQF,Qi R R,Shen Y H,et al. Effct of High-density Polyethylene-G-Maleic Anhydride on the性共混合金工藝條件的研究[J].塑料科技,2000Morphology and Properties of ( high-density poly-(3):7-11.ethylene)/( ethylene-vinyl alcohol) Copolymer Al-4] Huang Chi-Hsien,Wu Jian-Shing,Huang Chun-Chin,loys[J]. J Appl Polym Sci,2007 , 106(5):3220 -et al. Morphological, Thermal Barrier and Mechanical3226.Properties of LDPE/EVOH Blends in Extruded BlownFlms[J]. Joumal of Polymer Research,2004,11(1):Properties of EVOH and HDPE BlendsGE Tie-jun，LI Ying-ming，YANG Xue .( Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang 110142, China)Abstract: EVOH/HDPE blends and EVOH/PA6/HDPE blends were prepared with HDPE-g-MAH ascompatibilizer , and their barrier properties , processing mobility ,mechanical properties and the microscopicmorphology were studied. The results showed that blends were two-phase structure , and the dispersedphase HDPE and PA6 were uniformly dispersed in the continuous phase EVOH in the form of sphericalphase . With the increase of HDPE mass fraction , the barrier property of the blends decreased slightly andprocessing properties improved liquidity. When m( EVOH)/m(HDPE)/ m( HDPE-g-MAH) was 100/15/5 ,the tensile strength and impact strength were maximum. Compared with the EVOH/HDPE blends , thevarious performances of the EVOH/PA6/HDPE blends were a lttle worse.Key words: barier property; EVOH; HDPE; PA6中國煤化工MHCNMHG.