高強(qiáng)高韌尼龍6復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、尼龍6(PA6)是一種重要的工程塑料，具有優(yōu)良的耐磨性、強(qiáng)度和加工性能，廣泛應(yīng)用于機(jī)械部件、電氣設(shè)備和汽車等領(lǐng)域。然而，PA6的裂紋增長(zhǎng)能較低（缺口敏感性），導(dǎo)致其缺口抗沖擊強(qiáng)度較低，此外，其熱變形溫度(HDT)較低，耐吸濕性較差，使其應(yīng)用受到一定限制。一種常見(jiàn)的增韌PA6的方法是向其添加彈性體或者馬來(lái)酸酐接枝的彈性體，但受限于彈性體自身的特性，這種增韌方法會(huì)大幅度降低PA6的拉伸強(qiáng)度和HDT。為提升PA6的HDT和耐吸濕性，聚苯醚(P

2、PO)常用來(lái)與PA6共混。由于PA6和PPO的熱力學(xué)完全不相容，通常需向PA6/PPO共混物添加增容劑，如苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物(SMA)。有機(jī)改性蒙脫土(OMMT)也是PA6常用的改性劑，可提高其HDT。
　　本論文的主要研究目的是制備高強(qiáng)高韌的PA6復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系進(jìn)行研究。論文取得了以下創(chuàng)新結(jié)果:
　　將OMMT和SMA通過(guò)熔融共混添加至PA6/PPO共混物中，發(fā)現(xiàn)OMMT和SMA能夠協(xié)同增容P

3、A6/PPO。OMMT和SMA都能減小PPO分散相的尺寸。SMA能使PA6/PPO/OMMT共混物中的OMMT團(tuán)聚體均勻分散，OMMT可大幅度降低PA6/PPO/SMA共混物的粘度。對(duì)PA6/PPO/SMA/OMMT納米復(fù)合材料的耐吸濕性、拉伸性能也進(jìn)行了研究。
　　將OMMT通過(guò)熔融共混引入馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MA)增韌的PA6/PPO共混物中，并研究了OMMT對(duì)PA6/SEBS-g

4、-MA/PPO納米復(fù)合材料的形貌、流變性能和機(jī)械性能的影響。OMMT能減小PPO分散相的尺寸，降低納米復(fù)合材料的粘度。此外，剝離態(tài)的OMMT可顯著提升PA6/SEBS-g-MA/PPO納米復(fù)合材料的拉伸性能、HDT和抗沖擊性能，最終獲得了高強(qiáng)度、超韌性、較高HDT和良好加工性的PA6/SEBS-g-MA/PPO納米復(fù)合材料。
　　研究了PPO和聚苯乙烯(PS)在PA6/SEB S-g-MA/(PPO/PS)納米復(fù)合材料中的作用。通

5、過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和力學(xué)性能測(cè)試分別研究了PPO和PS的質(zhì)量比以及PPO/PS添加量對(duì)PA6/SEB S-g-MA/(PPO/PS)納米復(fù)合材料的形貌和機(jī)械性能的影響規(guī)律。受界面張力和鋪展系數(shù)驅(qū)使，PPO/PS和SEBS-g-MA在PA6基體中形成了“核殼結(jié)構(gòu)”粒子（PPO/PS為核，SEBS-g-MA為殼）。“核殼結(jié)構(gòu)”粒子對(duì)PA6的增韌發(fā)揮至關(guān)重要的作用。PS可提高“核殼結(jié)構(gòu)”粒子在PA6基體中的分散性，PPO可提高PPO/

6、PS相的分子鏈纏接密度，PPO和PS在質(zhì)量比為3/1時(shí)PA6納米復(fù)合材料的性能最佳。在一定范圍內(nèi)，提高PPO/PS添加量可為增韌PA6提供更多合適尺寸的“核殼結(jié)構(gòu)”粒子，從而提高納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)PPO和PS的質(zhì)量比以及PPO/PS的添加量，可得到高強(qiáng)度、超韌性和較高HDT的PA6/SEBS-g-MA/(PPO/PS)納米復(fù)合材料。
　　研究了聚丙烯(PP)和SEBS-g-MA在PA6/SEBS-g-MA/PP

7、共混物中的作用。PP和SEBS-g-MA能夠通過(guò)熔融共混原位在PA6基體中形成“核殼結(jié)構(gòu)”粒子。研究了PP和SEBS-g-MA對(duì)PA6/SEBS-g-MA/PP共混物的形貌、流變性能、力學(xué)性能的影響。SEBS-g-MA能改善PA6和PP的相容性，有利于形成合適尺寸的“核殼結(jié)構(gòu)”粒子，從而提升共混物的力學(xué)性能。PP可抑制PA6和SEBS-g-MA過(guò)量的擴(kuò)鏈反應(yīng)，從而降低共混物的粘度，提升共混物的力學(xué)性能?；诎腠g性和韌性共混物的差別，提出

8、了增韌機(jī)理。只有合適相尺寸的增韌粒子（大于0.1μm）才能有效增韌PA6，且韌性共混物的沖擊斷面才能觀察到PA6基體的剪切屈服。最終，在僅添加5-10份SEBS-g-MA的情況下，可獲得高強(qiáng)度、超韌性的PA6/SEBS-g-MA/PP共混物。
　　通過(guò)熔融共混制備了耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性的(PPO/PS)/SEBS-g-MA/PA6共混物。PA6和SEBS-g-MA在PPO/PS基體中原位形成“核殼結(jié)構(gòu)”粒子(PA6為核，SEBS