相容劑對改性ABS/PA的影響

相容劑的添加量是決定相容化程度和材料性能最主要的因素之一。文獻中研究了亞胺化的丙烯酸共聚物(IA)對ABS/PA6合金力學性能和形貌的影響，相容劑IA添加0.5%合金的缺口沖擊強度從150J/m提高到950J/m，但隨著IA含量的提高，材料的沖擊強度基本不變，但加工扭矩明顯提高，這是由于熔融共混過程中過量的IA共聚物可能導致PA反應性增黏，材料流動性下降，所以，經(jīng)反應增容技術(shù)制備合金材料必須考慮加工性能，避免由于加工性下降帶來的局部過熱導致材料降解、制品充模困難和制品表面流痕等負面效應。

改性ABS/PA共混樣品通過PA與OsO4順序染色，白色部分為橡膠粒子，黑色部分為SAN基體與PA。相容劑IA通過降低組分表面張力，提高界面強度，促進了ABS中橡膠相的變形和破碎，分散相粒徑減小，單位面積上橡膠粒子數(shù)目增加，在受到外力破壞時， ABS/PA合金可以吸收更多的沖擊能，表現(xiàn)為韌性提高。需要注意的是，為了制備超韌性材料，橡膠分散相粒徑通常在某個范圍之內(nèi)，分散相粒徑太大(>1μm)，單位面積增韌劑體積分數(shù)較少，不能有效吸收沖擊能;分散相粒徑太小(<200nm) ,橡膠粒子無法通過變形誘導銀紋和剪切帶產(chǎn)生，同樣抵抗破壞能力較弱，所以通過改變相容劑添加量來達到調(diào)控分散相粒徑的大小尤為重要，而最佳添加量要通過具體實驗來獲得。

ABS/PA的相容劑類型選擇

前面已經(jīng)提到，由于不同的極性基團與PA端基之間的反應活性不同，熔融共混過程中所起的作用和獲得材料的性能也不盡相同。同時，商業(yè)化的相容劑種類繁多，所以合理地選擇相容劑對獲得實用的合金材料至關(guān)重要。

Kudva通過多步擠出的方法研究了亞胺化的丙烯酸共聚物(IA)與馬來酸配一苯乙烯一丙烯睛共聚物(SANMA)對SAN/PA合金性能和形貌的影響，相容劑含量增加，材料加工扭矩響應提高，并吐在整個范圍內(nèi)IA比SANMA對材料黏度的增加更明顯。這是由于IA結(jié)構(gòu)中同時具有可與PA端氨基反應的六元環(huán)酸酐和丙烯酸極性基團，改善組分相容性的同時還有可能發(fā)生交聯(lián)和PA擴鏈反應，導致共混物黏度增加。提出了有力的證據(jù)，由于IA的擴鏈作用導致PA熔體黏度增加，其增容共混物中SAN更容易形成連續(xù)相，而SANMA增容共混物更容易在低PA含量發(fā)生相反轉(zhuǎn)。

透射電鏡照片直觀地反映了不同的增容劑對SAN/PA共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，在SAN/PA= 47. 5/47. 5共混物中，IA增容體系為典型的海-島結(jié)構(gòu)，而SANMA增容體系則形成了雙連續(xù)相。另外，兩種增容體系最大的差異在于，多次擠出后，SANM A增容體系能夠保持材料原有的形態(tài)，而IA增容體系多次擠出后分散相粒徑明顯增加，合金沖擊韌性顯著下降，脆韌轉(zhuǎn)變溫度提高。

ABS/PA加工共混設(shè)備

前面討論了配方設(shè)計與材料性能之間的關(guān)系，影響共混物最終性能另一個最主要因索是加工工藝，包括溫度、剪切、加工設(shè)備、共混時間等。Paul及其研究團隊在SAN/PA體系研究過程中，對工藝與材料結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系做了大量的基礎(chǔ)研究，這里著重討論加工設(shè)備的影響。研究者分別采用間歇式混合器和單螺桿擠出機制備SAN/PA樣品，并通過TEM技術(shù)對其形態(tài)進行了分析，不同的加工設(shè)備導致了材料相反轉(zhuǎn)點的改變，單螺桿擠出機工藝使合金在較低的PA含量下發(fā)生相反轉(zhuǎn)行為，而Batch mixer工藝需要較高的PA含量才能發(fā)生相反轉(zhuǎn)行為。這可能是螺桿擠出過程中同時存在拖曳流和拉伸流，熔體在混合過程中受到的剪切應力相應較大，同時PA的剪切敏感程度較SAN高，擠出過程中流動性提高更顯著，相反轉(zhuǎn)點向低PA含量偏移。

為了獲得性能優(yōu)異的共混物，通常需要對工藝進行優(yōu)化，這對于處于臨界混合比范圍的共混體系尤為重要。例如ABS/PA= 50/50二元體系中，由于ABS的黏度較小，通常形成連續(xù)相，但通過溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和螺桿組合設(shè)計調(diào)整材料的戮度比，可以使含量較低的PA成為連續(xù)相，利用其耐化學品的特殊優(yōu)勢，制備尺寸穩(wěn)定性和耐化學品兼?zhèn)涞腁BS/PA合金。

ABS和PA組分混合比

對于增容ABS/PA共混物來說，合金的性能還與組分混合比有關(guān)。在ABS/PA/SMA三元體系中，隨PA含量的增加，合金的缺口韌性呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，在PA為60%時達到最大值。同時PA含量增加，熱變形溫度提高，這是由于PA的氫鍵作用力和結(jié)晶性本質(zhì)所決定的。

反應增容體系中，在固定相容劑含量的前提下，由于組分混合比的改變導致材料最終相形貌的差異，包括分散相粒徑大小、相結(jié)構(gòu)類型和相反轉(zhuǎn)行為。Kitayama等詳細研究了PA/ABS/IA三元體系微觀結(jié)構(gòu)與PA/ABS混合比的關(guān)系，隨著PA質(zhì)量分數(shù)的增加，材料經(jīng)歷了從雙連續(xù)結(jié)構(gòu)向海-島結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，這有助于理解力學性能的變化趨勢。

另外，PA/ABS的耐化學品性同樣受混合比的影響，眾所周知PA是耐化學品最好的工程塑料之一，通過調(diào)節(jié)混合比獲得PA為連續(xù)相、ABS為分散相的兩相結(jié)構(gòu)，是提高材料耐化學品的重要途徑。需要注意的是，由于PA易吸水，對于尺寸精度要求較高的產(chǎn)品，這種設(shè)計思路往往受到局限，如何獲得耐化學品性和尺寸穩(wěn)定性兼?zhèn)涞牟牧鲜茿BS/PA合金的研究熱點，這里不再詳細闡述。

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