The use of modified silica to control the morphology of polyamide 11 and poly(phenylene oxide) blends

Silica having amine functional groups (A-SiO2) obtained by the sol-gel process was used to improve compatibility of polyamide 11 and poly(phenylene oxide) (PA11/PPO 80/20) blend via reactive extrusion in a co-rotating twin screw extruder. Amine functional groups of A-SiO2 can react with the carboxyl groups of PA11 to form graft copolymer with PA11 which can efficiently control the phase morphology of the blend. Silica, thanks to the reinforcing effect, significantly increased stiffness of PA11/PPO blend. On the other hand, it greatly improved impact strength and reduced the crystallinity without affecting the crystallization temperature of PA11due to excellent compatibilizing effect. SEM results showed that despite the lower content of PPO, it formed a continuous phase and PA11 – a dispersed. The addition of A-SiO2 changed the morphology from the droplet-matrix to co-continuous with interpenetrating phases. The greatest size-reduction of both phases, reflecting the highest impact toughness, was observed for the content of 3 wt % A-SiO2. With a higher silica loading, phase inversion was observed with the reappearance of the droplet structure, resulting in a slight decrease in impact strength and significant in elongation at break. TGA showed that the composites exhibited better thermal properties as evidenced by the higher initial degradation temperature (Tonset) and the maximum weight loss rate temperature (Tmax).

Otrzymaną w procesie zol-żel krzemionkę zawierającą aminowe grupy funkcyjne (A-SiO2) zastosowano do poprawy kompatybilności mieszaniny poliamidu 11 z poli(tlenkiem fenylenu) (PA11/ PPO 80/20). Proces prowadzono metodą reaktywnego wytłaczania przy użyciu dwuślimakowej wytłaczarki współbieżnej. Aminowe grupy funkcyjne A-SiO2 mogą reagować z grupami karboksylowymi PA11 i tworzyć kopolimery szczepione z PA11, co może skutecznie kontrolować strukturę mieszaniny. Krzemionka, dzięki efektowi wzmacniającemu, znacznie zwiększyła sztywność mieszaniny PA11/PPO. Natomiast, dzięki doskonałemu efektowi kompatybilizacji poprawiła udarność i zmniejszyła stopień krystaliczności mieszaniny bez wpływu na temperaturę krystalizacji PA11. Wyniki SEM wykazały, że pomimo mniejszego udziału, PPO tworzy fazę ciągłą, a PA11 zdyspergowaną. Dodatek krzemionki zmienił strukturę z kropelkowej na ciągłą z wzajemnie przenikającymi się fazami. Przy zawartości 3% mas. A-SiO2 zaobserwowano największe rozdrobnienie obu faz i najwyższą udarność. Przy większej zawartości A-SiO2 nastąpiła inwersja faz z ponownym pojawieniem się struktury kropelkowej, co skutkowało zmniejszeniem udarności i wydłużenia przy zerwaniu. Badania TGA wykazały, że kompozyty charakteryzują się lepszymi właściwościami termicznymi, o czym świadczy wyższa temperatura początku rozkładu i temperatura maksymalnej szybkości rozkładu.