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作者: 时间:2019-04-27

信息摘要:

目前,人们通过向 PA6、PA66 中添加聚烯烃、高性能工程塑料、无机非弹 性体及 PA 间共混等方法来提高 PA6、PA66 的韧性,不断开发增韧 PA6、PA66 的新品种。特别是通过聚烯烃弹性体、纳米级材料方法研制开发高韧性、高 性能化 PA6、A66 合金,是目前增韧 PA6、PA66 的主要研究方向。 传统的橡胶或热塑性弹性体虽然可以有效改善 PA6、PA66 的韧性,但是所 带来的强度、刚度、热变形温度的损失大大影响了材料的实际应用;而用刚 性粒子增韧 PA6、PA66,虽然避免了刚度和热变形温度的降低,但粒子与基体 之间的相容性仍是一有待解决的问题,因为二者相容性不好时,往往容易在 基体中形成缺陷,这种缺陷极易造成应力集中,导致材料容易开裂,性能不稳定。

 

 

        目前,人们通过向 PA6、PA66 中添加聚烯烃、高性能工程塑料、任其自然非弹 性体及 PA 间共混等方法来提高 PA6、PA66 的韧性,不断开发增韧 PA6、PA66 的新品种。特别是通过聚烯烃弹性体、纳米级材料方法研制开发高韧性、高 性能化 PA6、A66 合金,是目前增韧 PA6、PA66 的重要贯通方向。 制度的橡胶或热塑性弹性体虽然可能有效改善 PA6、PA66 的韧性,不过所 带来的强度、刚度、热变形温度的损耗大大影响了素材的实质使用;而用刚 性粒子增韧 PA6、PA66,虽然避免了刚度和热变形温度的降低,但粒子与基体 之间的相容性仍是一有待解决的问题,由于二者相容性不好时,经常容易在 基体中形成缺陷,这类瑕疵极易导致应力集中,导致素材容易分裂,性能不稳定。

        份子复合改性 PA6、PA66,即纳米 PA6、PA66 复合材料,可以赋予 PA6、 PA66 许多特殊功效如阻燃、间隔、耐热,可显著提升素材的弯曲弹性模量, 但它可能不及弹性体增韧的幅度大。 针对 PA6、PA66 原形的特点,本论文仍采用弹性体增韧的思绪,如许可能 保证韧性大幅度提高。传统的弹性体增韧要领之所以会大幅度降低 PA6、PA66 的刚性,其主要原因是由于弹性体在 PA6、PA66 中的分布粒径均较大,要达 到脆韧转变需要增加更大分数的橡胶;而高的橡胶含量必然会导致材料模量 的大幅度降低(由于橡胶自身的模量很低)。

         本论文则采用三种新型的弹性体—超细全硫化粉末丙烯酸酯橡胶(以下简 称 UFAPR),超细全硫化粉末丁腈橡胶(以下简称 UFNPR),超细全硫化粉末羧 基丁腈橡胶(以下简称 UFXPR)对 PA6、PA66 进行增韧,提出一种对 PA6、PA66 素材增韧增强的一种新方法,对 PA6、PA66 及其共混物的结晶性能、力学性 能、流变本能等做了全面的贯通。

        本论文主要举行了以下几个方面的处事:

         1. 综述了 PA6、PA66 的增韧贯通发展以及生活的问题,提出了本论文的研 究思路、贯通目标和研究形式。

         2. 对 PA6、PA66 及其与 UFAPR、UFNPR、UFXPR 三种超细胶粉共混体系 的结晶性能及结晶动力学进行了系统的贯通,原委表明 PA6、PA66 及其 与 UFAPR、UFNPR、UFXPR 共混物的晶体的生长方式一样;在同一结晶温 度下,胶粉对 Avrami 生长速率因子 k 的感染程度表现为 UFAPRUFXPRUFNPR;加入胶粉后,共混物的 Kg 值即σe均下降,表白胶粉提升了 PA6、PA66 的成核速率和结晶速率σe,说明胶粉在 PA6、PA66 的结晶过程中起到了异相成核感化,其对成核速率和结晶速率σe的影响 为 UFAPRUFXPRUFNPR,这与 Avrami 方程的计算结果相同。PA6、PA66 及其与 UFAPR、UFNPR、UFXPR 共混物的微观相态组织研究表明, 胶粉颗粒在 PA6、PA66 中分布均匀性表现为 UFAPR UFXPR UFNPR,尺 寸大小表现为 UFAPR UFXPR UFNPR。 PA6、PA66 及其与 UFAPR、UFNPR、UFXPR 共混物的等速降温结晶研究结构 说明,加入胶粉后,PA6、PA66 的结晶度均有所提高,共混物的结晶温度 与纯 PA6、PA66 比均呈升高趋势,胶粉对结晶温度和结晶度的感染出来 为 UFAPR UFXPR UFNPR,表明 UFAPR、UFXPR 在 PA6、PA66 中有强的 成核作用,其加入可以显著提高 PA6、PA66 的结晶速率和结晶温度,使 晶粒分布变窄,有助于 PA6、PA66 结晶度的提升。在偏光显微镜下观察 球晶的状态显示,超细胶粉使球晶晶粒显著减小,数目增加,晶体以微 晶的样式而非完整的球晶存在。

        3. 研究了 UFAPR、UFNPR、UFXPR 增韧 PA6、PA66 体系的力学本能和动态力 学特点,发现超细胶粉颗粒对 PA6、PA66 即是一种成核剂,也是一种增 韧剂,它们可在提高 PA6、PA66 韧性的同时,使其刚性和热变形温度基 本不变或拥有下降。 

        4. 在本课题组前期工作的根源上,通过反应型双螺杆挤出机,采纳原位熔 融反应扩链要领,研究了双官能团环氧化物扩链剂(如下简称 EP)对 PA66 的扩链效果,对扩链后的 PA66 的力学性能、随着时间的推移而变化性能、结晶举止等性能 进行了表征,原委表明,扩链后 PA66 露出熔融双峰,等温结晶的结晶诱 导期 t1和半结晶时间 t1/2均变短,降温结晶温度 Tc 比扩链前提高,证明扩链剂同时起到了成核剂的作用;随着扩链后 PA66 的分子量明显增加, 力学性能明显提高。 

        5. 在熔融反应扩链的同时,将超细全硫化粉末羧基丁腈橡胶(UFXPR)与 PA66 共混,系统考察了该体例的结晶本能、微观结构、流变本能和力学性能, 结果发现 EP 的加入改善了 UFXPR 在基体中的分散;同一剪切速率下,扩 链后聚合物熔体的剪切粘度升高;等温结晶动力学研究表明,与 PA66/UFXPR 共混物比拟,PA66/UFXPR/EP 体系的结晶速率常数 k 值显著 增大,半结晶时间 t1/2缩短;X 射线衍射仪对 PA66/UFXPR/EP 体系扫描结 果说明, UFXPR 和 EP 全都使用更有利于结晶时分子链在 c 轴方向陈列,表明 UFXPR 和 EP 并用具异相成核感化;力学研究表明, UFXPR 和 EP 并用使 PA66 的冲击强度和拉伸强度进一步大幅提升,制得了超韧高强的 PA66/UFXPR 纳米复合材料,并探讨了 PA66、EP、UFXPR 熔融共混挤出过程中的反应。


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