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PP、弹性体及无机纳米粒子改性PA6共混体系形态与性能的研究

作　者: 陈煌
导　师: 王国全
学　校: 北京化工大学
专　业: 信息材料
关键词: 纳米二氧化硅 尼龙6 马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物 无机纳米粒子 形态 增韧 增强
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本文通过熔融共混的方法,分别研究了PA6/相容剂/PP复合材料,PA6/无机纳米粒子二元复合材料,PA6/POE-g-MAH二元复合材料和PA6/POE-g-MAH/纳米SiO2三元复合材料的制备、形态与性能。对于PA6/相容剂/PP复合材料,发现PP-g-MAH适合增容PA6/PP（8303）合金,综合性能相对较好;POE-g-MAH适合增容增韧PA6/PP（9020）合金,冲击强度大幅提高的同时也损失了不少刚性。总的来说,PA6/PP合金综合力学性能一般,其相容剂还有待进一步研究。在PA6/无机纳米粒子二元复合材料中,选取纳米SiO2、SiO2包覆纳米CaCO3和纳米CaCO3三种无机组分分别对PA6进行改性研究,PA6/SiO2包覆纳米CaCO3体系的综合力学性能最优。当SiO2包覆纳米CaCO3的添加量为0.5份时,缺口冲击强度提高了13%,断裂伸长率提高了169%,拉伸强度和弯曲弹性模量也有所提高。PA6/POE-g-MAH二元复合材料的研究发现,共混物具有良好的相容性;在POE-g-MAH为10至15份时,体系的缺口冲击强度大幅度上升,出现脆-韧转变,在15份时为纯PA6的8.6倍,同时体系的刚性有一定程度的下降;POE-g-MAH还可以有效降低尼龙的吸水性。另外,采用M-POE/SiO2母料法制备了PA6/POE-g-MAH/纳米SiO2三元复合材料,发现纳米SiO2和POE-g-MAH具有协同增韧作用。在PA6/POE-g-MAH/纳米SiO2质量比为85/15/1时,体系的缺口冲击强度达到最大,为PA6的10倍;低温缺口冲击强度也达到最大,比PA6提高了2.3倍,具有重要的实际应用意义。微观形态研究表明,在PA6/POE-g-MAH/纳米SiO2体系中,纳米SiO2含量小于或等于1份时,只有少量团聚;超过1份后,纳米SiO2有明显团聚现象;纳米SiO2对弹性体POE-g-MAH有分散细化的作用。研究还发现,体系的结晶性能较为复杂。PA6/POE-g-MAH二元体系在发生脆-韧转变后,熔融结晶行为中PA6的晶型和结晶行为中的结晶度都产生了变化。纳米SiO2的加入未起到异相成核的作用,反而使结晶速度略有下降。流变性能研究表明,纳米SiO2的加入促使了体系粘度的降低,进一步验证了其对POE-g-MAH的分散细化作用。吸水性研究表明,微量纳米SiO2的加入对PA6/POE-g-MAH复合材料吸水性的影响较小。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章 绪论  15-35
  1.1 前言  15-16
  1.2 尼龙的共混合金化  16-25
    1.2.1 尼龙与聚丙烯共混改性  16-22
      1.2.1.1 相容性  16-17
      1.2.1.2 聚集态结构  17-19
      1.2.1.3 力学性能  19-22
      1.2.1.4 流变性能  22
      1.2.1.5 吸水性  22
    1.2.2 尼龙与乙烯-辛烯共聚物共混改性  22-24
    1.2.3 尼龙与苯乙烯系共混改性  24
    1.2.4 尼龙与其它工程塑料的共混改性  24
    1.2.5 尼龙之间的共混改性  24-25
    1.2.6 尼龙与热致性高聚物的共混改性  25
  1.3 尼龙的纳米复合改性  25-29
    1.3.1 尼龙/粘土类纳米复合材料  25-26
    1.3.2 尼龙/无机纳米粒子复合材料  26-29
      1.3.2.1 尼龙/纳米CaCO_3复合材料  26-27
      1.3.2.2 尼龙/纳米SiO_2复合材料  27-28
      1.3.2.3 尼龙/其它无机纳米粒子复合材料  28-29
  1.4 尼龙/弹性体/无机刚性粒子共混改性  29-31
    1.4.1 复合材料的形态对力学性能影响  29-30
    1.4.2 工艺影响  30
    1.4.3 弹性体和无机刚性粒子对刚性聚合物的协同增韧  30-31
    1.4.4 尼龙/弹性体/无机纳米粒子复合材料  31
  1.5 尼龙纳米复合材料的应用前景  31-32
  1.6 论文的研究目的和内容  32-35
    1.6.1 研究目的  32-33
    1.6.2 研究内容  33-35
第二章 实验部分  35-39
  2.1 主要原料  35
  2.2 主要设备  35-36
  2.3 制备方法  36-37
    2.3.1 PA6/相容剂/PP复合材料的制备方法  36
    2.3.2 PA6/POE-g-MAH复合材料的制备方法  36
    2.3.3 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的制备方法  36
    2.3.4 PA6/无机纳米复合材料的制备方法  36-37
    2.3.5 PA6/无机纳米粒子复合纤维的制备方法  37
  2.4 测试方法及标准  37-38
    2.4.1 力学性能测试  37
    2.4.2 Molau实验测试  37
    2.4.3 吸水性测试  37
    2.4.4 SEM测试  37
    2.4.5 TEM测试  37-38
    2.4.6 流变性能测试  38
    2.4.7 DSC测试  38
    2.4.8 XRD测试  38
    2.4.9 纤维性能测试  38
  2.5 加工温度  38-39
第三章 结果与讨论  39-67
  3.1 PA6/相容剂/PP复合材料  39-41
    3.1.1 PA6/PP-g-MAH/PP复合材料的力学性能  39-40
    3.1.2 PA6/E-M-MAH/PP复合材料的力学性能  40-41
    3.1.3 PA6/POE-g-MAH/PP复合材料的力学性能  41
    3.1.4 本节小结  41
  3.2 PA6/POE-g-MAH复合材料  41-47
    3.2.1 PA6/POE-g-MAH复合材料的相容性  42
    3.2.2 PA6/POE-g-MAH复合材料的力学性能  42-44
    3.2.3 PA6/POE-g-MAH复合材料的微观形态  44-46
    3.2.4 PA6/POE-g-MAH复合材料的流变性能  46
    3.2.5 PA6/POE-g-MAH复合材料的吸水性  46-47
    3.2.6 本节小结  47
  3.3 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料  47-61
    3.3.1 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的力学性能  48-53
      3.3.1.1 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的冲击强度  48-50
      3.3.1.2 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的拉伸强度  50-51
      3.3.1.3 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的弯曲性能  51-52
      3.3.1.4 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的低温冲击性能  52-53
    3.3.2 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的微观形态  53-55
      3.3.2.1 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的TEM照片  53-54
      3.3.2.2 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的SEM照片  54-55
    3.3.3 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的流变性能  55-57
    3.3.4 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的结晶性能  57-60
    3.3.5 PA6/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的吸水性  60
    3.3.6 本节小结  60-61
  3.4 PA6/无机纳米粒子二元复合材料  61-67
    3.4.1 PA6/无机纳米粒子二元复合材料的力学性能  61-63
      3.4.1.1 PA6/无机纳米粒子二元复合材料的拉伸性能  61-62
      3.4.1.2 PA6/无机纳米粒子二元复合材料的弯曲性能  62-63
      3.4.1.3 PA6/无机纳米粒子二元复合材料的冲击性能  63
    3.4.2 PA6/无机纳米粒子二元复合材料的结晶性能  63-64
    3.4.3 PA6/无机纳米粒子二元复合材料的吸水性  64-65
    3.4.4 PA6/无机纳米粒子二元复合材料的纤维性能  65
      3.4.4.1 PA6/无机纳米粒子二元复合纤维的力学性能  65
      3.4.4.2 PA6/无机纳米粒子二元复合纤维的最大纺丝速度  65
    3.4.5 本节小结  65-67
第四章 结论  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-75
研究成果及发表的学术论文  75-76
作者简介  76
导师简介  76-77
附件  77-78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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