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PEN改性及其性能研究

作　者: 王文轩
导　师: 张明
学　校: 扬州大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 聚芳醚腈共混体系稀土配合物共混物力学性能增韧尼龙三元复合材料稀土掺杂耐热性能性能研究
分类号: TQ320.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文主要研究了耐高温特种工程塑料聚芳醚腈的改性以及相关的物理化学性能,为聚芳醚睛的实际应用提供依据。聚芳醚腈(PEN)是具有代表性的聚芳醚类高分子之一,它是一种结构相对规整的非结晶高聚物,而且其分子主链和侧链分别含有刚性的苯环和腈基,使得聚芳醚腈具有耐高温热稳定性,同时主链上的醚键,又使它有一定的柔顺性,因此其玻璃化转变温度(Tg)比聚醚酮(PEK)类要低,优良的性能使其在特种工程材料方面具有广阔的前景。但在实际加工过程中,PEN熔融温度高,熔体粘度大,因此单独加工时,对加工设备和模具的要求很高,且难以摸索加工工艺参数,导致实际加工难度较大。本文主要通过两方面对PEN的加工方法进行了初步探索:一、利用PEN能够溶于极性有机溶剂(DMF)这一特性,通过流涎法制备PEN薄膜,同时以稀土为原料对薄膜进行相关的性能改性;二、以尼龙6(PA6)、增韧尼龙6(PA6)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)以及玻璃纤维等与PEN进行共混,并对共混物的加工、力学等性能做了初步的探索。一、PEN薄膜的改性及其性能研究利用丁腈橡胶(NBR)和ABS树脂对PEN薄膜进行改性,通过溶液共混然后以流涎法制的增韧改性PEN薄膜,测试了薄膜的力学性能、热性能以及其他相关性能,结果表明,ABS和橡胶的加入对PEN的薄膜的力学性能和热性能具有较大影响。随着ABS和NBR量的增加,薄膜的耐热性有所降低,但体系的韧性却得到改善。二、PEN稀土掺杂PEN膜的制备及性能初探利用氧化稀土为原料,制得稀土配合物,加到PEN/ABS/DMF溶液中,用流延法制得表观均匀透明的介电薄膜,测试了薄膜的力学性能、热性能、电学性能,发现稀土对PEN薄膜的力学性能和电学性能具有有较大影响。对于稀土掺杂薄膜,薄膜性能受到稀土配合物含量的影响,薄膜的性能随着稀土含量的增加存在一个极值,当超过这一含量时薄膜的性能就会呈现下降趋势。三、PEN的共混改性我们以PA6、增韧PA-6、HIPS对PEN进行共混改性,一方面将不同配方的原料在转矩流变仪里熔融共混后,液压成型机上压制成片材,测试试样的热性能、结晶行为以及材料的断面形貌;另一方面,将不同配比的混合原料经双螺杆挤出机共混造粒后,用注射成型机或者液压成型机制出矩形样条和哑铃型样条,测试它们的力学性能与耐热性能。测试结果表明,PEN经PA-6、增韧PA-6,HIPS共混后,虽然体系的耐热性能有所下降,但力学性能得到提高,而且加工性能也得到明显改善。四、PEN复合材料的制备及性能研究以PEN、增韧尼龙、HIPS、GF为原料制备PEN/增韧尼龙/GF与PEN/HIPS/GF三元复合材料。通过熔融共混后,液压成型机上模压成型,测试试样的热性能、断面形貌以及材料的力学性能。结果表明,在共混体系中加入玻纤之后,体系的熔体粘度变大,但体系的力学性能和耐热性得到较大的提高。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章导论  10-22
  1.1 PEN 的基本参数和基本性能  11-12
  1.2 PEN 的应用  12-13
  1.3 稀土在制备PEN 薄膜中的应用  13-14
  1.4 PA-6 在聚醚类树脂改性中的应用  14-16
  1.5 HIPS 在聚醚改性中的应用  16
  1.6 PEN 的改性方法  16-17
  1.7 PEN 目前的研究动向  17-18
  1.8 小结  18
  1.9 参考文献  18-22
第二章聚芳醚腈薄膜的增韧改性及其性能研究  22-33
  2.1 引言  22
  2.2 实验  22-25
    2.2.1 实验试剂  22-23
    2.2.2 实验仪器  23
    2.2.3 性能表征仪器  23
    2.2.4 聚芳醚腈膜的制备  23-25
  2.3 聚芳醚腈膜性能的测定和分析  25-31
    2.3.1 聚芳醚腈膜的SEM 分析  25-28
    2.3.2 聚芳醚腈膜的热分析  28-30
    2.3.3 聚芳醚腈薄膜的力学性能  30-31
  2.4 结论  31
  2.5 参考文献  31-33
第三章 PEN 基稀土杂化薄膜的制备及性能研究  33-47
  3.1 引言  33
  3.2 试剂与仪器设备  33-36
    3.2.1 原料及试剂  33-34
    3.2.2 实验仪器  34
    3.2.3 性能表征仪器  34
    3.2.4 实验方法  34-36
  3.3 结果与讨论  36-45
    3.3.1 稀土掺杂PEN 薄膜的结构与形态  36-37
    3.3.2 稀土掺杂 PEN 薄膜的 XRD  37-38
    3.3.3 稀土掺杂PEN 薄膜的热分析  38-40
    3.3.4 稀土掺杂PEN 薄膜的力学性能表征  40-41
    3.3.5 稀土掺杂PEN 薄膜的电学性能表征  41-45
  3.4 小结  45-46
  3.5 参考文献  46-47
第四章 PEN/PA-6 共混及其性能研究  47-61
  4.1 引言  47-48
  4.2 实验部分  48-51
    4.2.1 实验原料与仪器设备  48-49
    4.2.2 实验步骤  49-51
  4.3 结果与讨论  51-59
    4.3.1 PA-6 含量对 PEN 熔体流动性的影响  51
    4.3.2 共混体系形态与结构  51-52
    4.3.3 共混体系的结晶行为  52-54
    4.3.4 共混体系的性能研究  54-59
  4.4 结论  59
  4.5 参考文献  59-61
第五章 PEN 三元共混体系的制备及性能研究  61-74
  5.1 前言  61
  5.2 实验部分  61-64
    5.2.1 实验原料与仪器设备  61-62
    5.2.2 实验步骤  62-64
  5.3 结果与讨论  64-72
    5.3.1 共混体系形态与结构  64-66
    5.3.2 共混体系的结晶性  66-67
    5.3.3 共混体系的热分析  67-69
    5.3.4 PEN 共混物的力学性能表征  69-71
    5.3.5 PEN 共混物的耐热性表征  71-72
  5.4 小结  72
  5.5 参考文献  72-74
第六章 PEN 复合材料的制备及性能研究  74-84
  6.1 引言  74
  6.2 实验部分  74-77
    6.2.1 实验原料与仪器设备  74-75
    6.2.2 实验步骤  75-77
  6.3 结果与讨论  77-81
    6.3.1 玻璃纤维含量对复合材料熔体流动性的影响  77
    6.3.2 复合材料形态结构的表征  77-78
    6.3.3 复合材料的结晶表征  78-79
    6.3.4 复合材料的热分析  79-80
    6.3.5 复合材料的性能表征  80-81
  6.4 小结  81-82
  6.5 参考文献  82-84
第七章结论与展望  84-87
  7.1 结论  84-85
  7.2 展望  85-87
攻读学位期间发表的学术论文目录  87-88
致谢  88-89

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