聚乙烯接枝丙烯酸（PE-g-AA）在聚酰胺6/丙烯腈-EPDM-苯乙烯共聚物（PA6/AES）共混体系中的选择性分布研究：流变学、力学与热力学性能及形态调控

这篇研究首次系统评估了聚乙烯接枝丙烯酸（PE-g-AA）作为相容剂在聚酰胺6（PA6）与丙烯腈-EPDM-苯乙烯共聚物（AES）共混体系中的作用机制。通过熔融态加工中的五种混合策略（包括同步共混和分步预混），揭示了（PA6/PE-g-AA）+AES序列可显著提升冲击强度（341.8%）、断裂伸长率（37%）和热变形温度（HDT）（8.8%）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实PE-g-AA的丙烯酸基团与PA6端胺基反应，而聚乙烯链段与AES的EPDM嵌段产生协同作用，扫描电镜（SEM）显示界面粘附增强和 coalescence 减少。该研究为开发高性能工程塑料提供了新策略。

　　

材料与方法

研究采用中等粘度注塑级聚酰胺6（PA6，Thathi B300）作为基体，丙烯腈-EPDM-苯乙烯共聚物（AES，Royaltuf 372P20）作为增韧剂，聚乙烯接枝丙烯酸（PE-g-AA，Polybond 1009，含5.5%–6.5%丙烯酸）为相容剂。通过双螺杆挤出机（ZSK，L/D=40）在230°C下熔融共混，设计五种混合路径：同步共混（PA6/AES/PE-g-AA）、分步预混（PA6/AES）+PE-g-AA、（PA6/PE-g-AA）+AES、（AES/PE-g-AA）+PA6及双预混（PA6/PE-g-AA）+（AES/PE-g-AA）。

流变学与反应机制

扭矩流变测试显示PE-g-AA与PA6的胺基反应使体系扭矩从9.1 N·m升至18.9 N·m，而PA6/AES/PE-g-AA共混物扭矩达21 N·m，表明界面分子缠结增强。FTIR证实1709 cm^?1处丙烯酸特征峰消失，1633 cm^?1处酰胺I带增强，验证了原位共聚物形成。动态流变分析中，（PA6/PE-g-AA）+AES序列在0.1–10 rad/s频率区展现最高复数粘度，反映最优相容性。

力学性能突破

冲击测试表明（PA6/PE-g-AA）+AES序列冲击强度达321.5 J/m（较纯PA6提升341.8%），断裂伸长率提高37%。拉伸测试显示该体系弹性模量（1.46 GPa）与PA6/AES相当，但拉伸强度恢复至35.2 MPa。热变形温度（HDT）从55°C升至60°C，归因于AES中丙烯腈的耐热性及界面稳定效应。

形态学与协同效应

SEM显示PA6/AES体系存在10–20 μm大尺寸空洞，而（PA6/PE-g-AA）+AES序列形成0.5–2 μm均匀分散相，界面出现纤维状韧带结构。DSC分析揭示PA6结晶度从27.2%降至17.5%，但（AES/PE-g-AA）+PA6序列反常升至27.8%，推测PE-g-AA预混抑制了成核作用。

热稳定性与工业价值

热重分析（TGA）显示所有体系在350°C–490°C单阶段降解，（AES/PE-g-AA）+PA6的T_0.5达447.3°C，优于纯PA6（445°C）。研究提出PE-g-AA的丙烯酸基团锚定PA6、聚乙烯链段穿插AES的"双功能"作用模型，为汽车电子领域高抗冲材料开发提供新思路。同步共混工艺因单次加工成本优势，成为平衡性能与量产可行性的优选方案。