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聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6共混体系的形态、结构与性能研究

专 业: 材料学
关键词: 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚酰胺6 橡胶增韧剂 纳米二氧化硅 增容改性 共混体系
分类号: TQ330.11
形 态: 共 80 页 约 52,400 个字 约 2.507 M内容
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内容摘要


本论文通过向聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6共混物中分别加入橡胶增韧剂和纳米二氧化硅,研究了该体系的增容改性。

另外,本论文还研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6二元体系的结晶及熔融性能,为今后从结晶角度研究该体系的增容改性作基础。

我们首先选择了一种乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元接枝共聚弹性体E-AE-MA作为改性剂对PET/PA-6体系进行增容增韧。

当E-AE-MA的加入量超过3份时,体系的冲击强度最多可以提高2倍。

SEM照片显示E-AE-MA使PA-6分散相的尺寸急剧增大,而且在PET与PA-6的相界面上发现了E-AE-MA粒子。

当E-AE-MA的加入量达到5份时,相界面上的E-AE-MA粒子在PA-6相周围聚集成厚厚的一层。

对不同加工顺序的PET/PA-6/E-AE-MA三元共混物的SEM观察证实E-AE-MA粒子分散在PET/PA-6相界面上,以及PA-6相区内。

红外光谱显示E-AE-MA使PA-6分子链上的-CH<,2>基团的吸收峰更靠近其在纯PA-6中的吸收峰,这证明E-AE-MA阻隔了PET对PA-6的作用。

DSC结果也证实了E-AE-MA对PET和PA-6的阻隔作用。

在DMA测试中,E-AE-MA使PET和PA-6的玻璃化转变峰向相反的方向偏移,这说明E-AE-MA对PET和PA-6有不同的作用。

综合考虑观察到的相形态、红外光谱、DSC曲线、DMA的结果,我们认为三元体系内生成了一种核-壳结构,PA-6为硬核,E-AE-MA为软壳。

这种核-壳结构可以被认为是PET基体中的一相,具有较大的尺寸。

它可以阻止裂纹的扩展,吸收大部分冲击能量。

这样我们可以做出结论,核-壳结构的形成,以及其具有的大尺寸,是E-AE-MA能够增韧PET/PA-6的主要原因。

虽然用弹性体改性PET/PA-6体系可以获得较好的冲击韧性,但材料的刚性受到较大的损失。

所以我们尝试应用一种亲水型纳米二氧化硅对PET/PA-6体系进行无机纳米粒子增容,以期获得高韧性、高刚度的复合材料。

将不同含量的纳米SiO<,2>加入PET/PA-6体系中,体系的拉伸模量、弯曲性能得到了一定的增强,但冲击强度并没有提高到理想的程度。

从SEM照片中发现SiO<,2>主要分散于PA-6相中,增大PA-6相的相区尺寸,诱导相转变的发生;而在PET相中没有发现SiO<,2>。

DMA结果显示只有PA-6分子链的α松弛被限制、玻璃化转变温度升高,PET的玻璃化转变没有受到明显的影响,这说明SiO<,2>刚性粒子只分散于PA-6相中。

DSC结晶结果证实PA-6和SiO<,2>不是各自单独分散于PET中的。

PA-6与SiO<,2>相互结合,即SiO<,2>选择性分散于PA-6中,使得SiO<,2>对PET的结晶成核作用没有发挥出来。

红外光谱的结果揭示,PA-6分子链上的N-H基团和C=0基团与SiO<,2>表面的0-H基团形成了氢键,从而导致PA-6与SiO<,2>有较强的结合力。

这解释了为何SiO<,2>会选择性分散于PA-6相中。

以上实验结果都证明了SiO<,2>选择性分散于PA-6相中,这是PET/PA-6体系在加入SiO<,2>后形态、结构、性能变化的主要原因。

最后,我们研究了PET/PA-6二元体系的微观形态及结晶熔融行为,以期从结晶方面找到提高力学性能的方法。

从扫描电镜照片推测出PET/PA-6体系的相转变点在60/40和50/50之间,即PA-6的含量超过40wt%后,PA-6即成为连续相。

非等温结晶研究结果显示PA-6使PET的结晶温度和起始结晶温度升高,PET使PA-6的结晶温度和起始结晶温度降低。

等温结晶的结果显示,PA-6对PET的结晶起始阶段有促进作用;少量PA-6可以缩短PET的结晶时间,而过量的PA-6会限制PET晶体的生长,从而使其生长时间增加。

而随着含量的增加,PET会逐渐减慢PA-6的结晶速度。

运用Avrami方程进行定量分析后,我们发现,当PA-6的含量小于30wt%时,PET的Avrami指数随PA-6含量的增加而增大;但当PA-6的含量继续增加时,PET的Avrami指数逐渐降低。

这说明PET/PA-6体系的形态对PET的结晶生长方式有很大的影响。

而在所观察到的各种形态结构中,PET都会使PA-6结晶空间受限,结晶生长维数减小,结晶速度减慢。

通过比较不同组分配比的PET/PA-6共混物中的PET和PA_6的熔融峰,我们发现PA-6的加入使PET的结晶完善程度降低,而PET也降低了PA-6晶体的完善程度,使其熔融温度降低..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6体系研究的意义
1.2聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6体系的研究进展
1.3聚合物共混物增容改性方法
1.3.1传统增容法
1.3.2反应性增容
1.3.3无机纳米粒子增容
1.4.1研究的目的和思路
1.4.2研究内容
第二章 聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6/弹性体三元体系的研究
2.1引言
2.2实验部分
2.2.1实验原料
2.2.2试样制备
2.2.3力学性能测试
2.2.4形态结构表征
2.2.5红外光谱分析
2.2.6动态机械分析
2.2.7热性能测试
2.3结果与讨论
2.3.1力学性能
2.3.2 SEM结果
2.3.3 FT-IR结果
2.3.4 DMA结果
2.3.5 DSC结果
2.3.6弹性体对相界面的影响
2.3.7增韧机理
2.4本章小结
第三章 聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6/二氧化硅三元体系的研究
3.1引言
3.2实验部分
3.2.1实验原料
3.2.2试样制备
3.2.3力学性能测试
3.2.4形态结构表征
3.2.5动态机械分析
3.2.6热性能测试
3.2.7红外光谱分析
3.3结果与讨论
3.3.1力学性能
3.3.2 SEM结果
3.3.3 DMA结果
3.3.4 DSC结果
3.3.5 FT-IR结果
3.3.6讨论
3.4本章小结
第四章 聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6二元体系的结晶研究
4.1引言
4.2实验部分
4.2.1实验原料
4.2.2试样制备
4.2.3形态结构表征
4.2.4结晶及熔融性能测试
4.3形态结构研究
4.4非等温结晶研究
4.4.1结晶性能
4.4.2熔融性能
4.5等温结晶研究
4.5.1半结晶时间
4.5.2 Avrami方程
4.5.3熔融性能
4.6本章小结
第五章 结论
参考文献

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中图分类: > TQ330.11 > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 一般性问题

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