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PA6/HDPE二元共混物原位增容制备、结构与性能的研究

作　者: 王忠强
导　师: 胡国胜
学　校: 中北大学
专　业: 材料学
关键词: 尼龙6 原位增容 形态结构 流变行为 结晶动力学
分类号: TQ323.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 66次
引　用: 1次
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内容摘要


尼龙6(PA6)是一种应用广泛的热塑性塑料,容易成型加工,耐磨性和耐热性好。但是其很差抗冲击性能和较大的吸水率限制了其在工程上的应用。为了提高其抗冲击性能,本课题采用原位增容法制备出了PA6/HDPE共混物,采用扫描电子显微镜(SEM)、毛细管流变仪、差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)等对PA6/HDPE共混物的力学性能、形态结构、流变性能和结晶性能等方面进行了研究。力学性能的研究结果表明,当材料的配比为PA6/HDPE/MAH/L-101=70/30 /0.5/0.1时,材料的冲击性能达到最大值11.10kJ/m~2,与纯PA6的冲击强度4.2 kJ/m~2相比,抗冲击性能提高了1.64倍,并且断裂伸长率提高了1.33倍。SEM分析显示,此时HDPE以很小的粒径分散于PA6基体树脂中,这对冲击性能的提高起到了关键作用。使用XL-YⅡ型毛细管流变仪研究了尼龙6/HDPE共混物的流变行为,并对其lgτ_ω-lgγ_ω、lgη_a-lgγ_ω、lgη_a-1/T曲线进行了分析。实验结果表明:PA6/HDPE共混物为假塑性流体,其表观黏度随着剪切速率的增加而降低。加入HDPE、马来酸酐和L-101使得PA6/HDPE共混物的表观黏度增大,并且使得在同一剪切应力下的黏流活化能降低,故熔体的流动性受温度的影响较小。偏光显微镜分析表明在实验条件下,纯PA6能够生成球晶,但加入HDPE后,体系的球晶尺寸明显变小,说明HDPE的加入起到了异相成核的作用,加快了PA6的结晶。利用X射线衍射仪观察PA6及PA6/HDPE共混物的实验中发现:MAH和L-101的加入,PA6衍射峰位置并没有发生改变,并且没有出现新的衍射峰,说明MAH和L-101的加入没有改变PA6的晶型。使用差示扫描量热仪(DSC)研究了原位增容尼龙6/HDPE共混物的等温结晶行为。用Avrami方程分析了纯PA6和PA6/HDPE共混物的等温结晶动力学,其Avrami指数n值介于2.19~3.70之间,表明PA6晶体是以二维盘状生长和三维球晶生长并存的晶体,然后计算了相关的结晶动力学参数。最后用Hoffman-Weeks理论计算出了共混物的平衡熔点。使用差示扫描量热仪(DSC)研究了原位增容的PA6/HDPE共混物的非等温结晶过程,用经Jeziorny修正的Avrami方程和Mo法对其非等温结晶动力学进行了研究,计算并得到非等温结晶动力学参数。结果表明:该方程和方法适合于处理纯PA6和PA6/HDPE共混物的非等温结晶过程。在尼龙6/HDPE共混物非等温结晶过程中,在其初期结晶阶段可能同时包含了均相成核和异相成核,在二次结晶阶段结晶生长可能是一维生长,并且HDPE的加入,起到异相成核的作用,促进了晶核的生长;此外,还利用Vyazovkin的方法求得尼龙6/HDPE共混物结晶活化能E_a与温度T之间的关系。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-12
主要符号表  12-13
第一章 绪论  13-23
  1.1 前言  13
  1.2 尼龙6 的性能及应用  13-14
  1.3 高聚物增韧机理研究  14-16
  1.4 尼龙共混改性的研究进展  16-21
    1.4.1 尼龙的增容研究  16-19
    1.4.2 刚性粒子增韧尼龙的研究  19-20
    1.4.3 尼龙共混物流变及结晶性能的研究  20-21
  1.5 本文的主要内容及研究的意义  21-23
第二章 PA6/HDPE 共混物材料的力学性能和形态结构分析  23-48
  2.1 前言  23
  2.2 实验部分  23-28
    2.2.1 实验原料  23-24
    2.2.2 实验设备  24
    2.2.3 尼龙6/HDPE 共混物的制备  24-25
    2.2.4 PA6/HDPE 共混物的反应机理  25-26
    2.2.5 工艺条件的设定  26-27
    2.2.6 PA6/HDPE 共混物的配方设计  27-28
  2.3 分析测试  28-29
  2.4 结果分析与讨论  29-46
    2.4.1 PA6/HDPE 共混物的力学性能分析  29-36
    2.4.2 PA6/HDPE 共混物的应力-应变曲线分析  36-40
    2.4.3 Molau 实验  40-42
    2.4.4 PA6/HDPE 共混物的形态结构分析  42-44
    2.4.5 PA6/HDPE 共混物的红外光谱分析  44-45
    2.4.6 PA6/HDPE 共混物的阻隔性能  45-46
  2.5 本章小结  46-48
第三章 PA6/HDPE 共混物的流变性能研究  48-64
  3.1 前言  48-49
  3.2 实验部分  49-50
    3.2.1 实验仪器及原料  49
    3.2.2 实验工艺  49
    3.2.3 数据处理  49-50
  3.3 实验结果与讨论  50-63
    3.3.1 PA6/HDPE 共混物的流变曲线,非牛顿指数(n)及熔体稠度(k)  50-55
    3.3.2 PA6/HDPE 共混物的表观粘度与剪切速率的关系  55-58
    3.3.3 温度对 PA6/HDPE 共混物的表观粘度影响  58-63
  3.4 本章小结  63-64
第四章 PA6/HDPE 共混物材料的结晶行为研究  64-108
  4.1 前言  64
  4.2 实验部分  64-66
    4.2.1 样品的制备  64-65
    4.2.2 实验仪器  65
    4.2.3 分析测试  65-66
  4.3 结果与讨论  66-106
    4.3.1 偏光显微镜观察PA6/HDPE 共混物材料  66-67
    4.3.2 X 射线衍射仪观察 PA6/HDPE 共混物材料  67-69
    4.3.3 等温结晶熔融行为  69-74
    4.3.4 PA6/HDPE 共混物中PA6 的平衡熔点分析  74-76
    4.3.5 等温结晶动力学研究  76-86
    4.3.6 非等温结晶熔融行为  86-90
    4.3.7 非等温结晶动力学研究  90-106
  4.4 本章小结  106-108
第五章 结论与展望  108-112
  5.1 总结  108-111
  5.2 展望  111-112
参考文献  112-118
攻读硕士学位期间发表和待发表的论文  118-119
致谢  119

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 缩聚类树脂及塑料 > 聚酰胺树脂及塑料
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