PA/POE/OMMT复合材料的制备及性能研究

分别以三种常用的尼龙(PA6,PA1010,PA11)为基体树脂,以乙烯–辛烯共聚物(POE)和有机改性蒙脱土(OMMT)为增韧增强改性剂,采用熔融共混方法制备了PA/POE/OMMT复合材料,并研究了复合材料的力学性能。结果表明,当OMMT的添加量为3%时,三种复合材料(PA6/POE/OMMT,PA1010/POE/OMMT,PA11/POE/OMMT)的综合力学性能最佳,复合材料的冲击强度达到56.14,53.15,59.09 kJ/m2,分别为纯PA树脂的10.3,6.5,6.0倍。

PA6/POE/OMMT纳米复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了熔融插层法制备的尼龙6/乙烯-辛烯共聚物/有机改性蒙脱土(PA6/POE/OMMT)纳米复合材料的结晶行为,用Jeziorny法和Mo法分析了复合材料的非等温结晶动力学,并计算得到了相关的结晶动力学参数。结果表明,纳米粘土对基体有异相成核作用,但随着其在复合材料中含量增加,半结晶时间t1/2延长。最后,根据Huffman-Lauritzen理论计算了复合材料的非等温结晶活化能(Eα)。

PA6/POE/OMMT纳米复合材料的流变行为

使用毛细管流变仪研究了尼龙6/乙烯-辛烯共聚物/有机改性蒙脱土(PA6/POE/OMMT)纳米复合材料的流变行为,并对lgτω-lg.γω、lgηa-lg.γω、lgηa-1/T曲线进行了分析。研究结果表明,PA6/POE/OMMT纳米复合材料为假塑性流体,其表观粘度随着剪切应力的增加而降低;OMMT使得PA6/POE纳米复合材料的表观粘度增大;PA6/POE/OMMT纳米复合材料的粘流活化能随着剪切应力的增大而降低。

共混工艺对PA6/POE-g-MAH/OMMT共混物形态和性能的影响

采用2种不同的共混工艺制备了马来酸酐接枝(乙烯/辛烯)共聚物(POE-g-MAH)/有机蒙脱土(OM-MT)/尼龙6(PA6)复合材料.借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对复合物的形貌和结构进行了表征,并测试了复合材料的热力学性能.实验结果表明工艺1(两次熔融)条件所得到复合材料为"沙袋结构"(POE-g-MAH/OMMT),粒子较均匀地分散在PA6中;而由工艺2(多元共混)制得的复合材料,OMMT只少部分与POE-g-MAH形成尺寸相对较大不均匀的"沙袋结构".同时力学测试结果证实在工艺1条件下具有较均匀分散性POE-g-MAH/OMMT"沙袋结构"可显著提高三元共混物的缺口冲击强度,其增韧粒子的界面效应和空洞化是提高冲击强度的主要原因.

POE-g-MAH/OMMT对PA6的增韧机理研究

制备了马来酸酐接枝(乙烯/辛烯)共聚物(POE-g-MAH)/有机蒙脱土(OMMT)增韧粒子,并以其增韧尼龙(PA)6。研究表明,随着增韧粒子中OMMT含量的增加,PA6/POE-g-MAH/OMMT共混物的缺口冲击强度呈现先增加后降低的变化趋势。这一性能变化与增韧粒子中OMMT质量分数对增韧粒子分散粒径的影响密切相关。在增韧粒子质量分数相同的情况下,较小的分散粒径和基体韧带厚度,有利于基体韧带从平面应变状态到平面应力状态的转变,有利于基体塑性变形的发生,从而消耗较多能量,导致缺口冲击强度增加。

球磨法制备POE-g-MAH／OMMT增韧母粒及其对PA6增韧改性

通过球磨法制备马来酸酐接枝(乙烯-辛烯)共聚物(POE-g-MAH)/有机化蒙脱土(OMMT)增韧母粒,并将其用于尼龙(PA)6的增韧改性。结果表明,球磨法制备的POE-g-MAH/OMMT增韧母粒尺寸比较均匀,有少量POE-g-MAH进入OMMT片层之间,导致OMMT片层间距有所增加。POE-g-MAH/OMMT增韧母粒在PA6基体中分布较均匀,但有轻微的团聚现象。随着POE-g-MAH/OMMT增韧母粒含量的增加,PA6/(POE-g-MAH/OMMT)共混物缺口冲击强度呈上升趋势,且当增韧母粒质量分数超过15%时,PA6/(POE-g-MAH/OMMT)共混物的力学性能优于PA6/POE-g-MAH共混物。当增韧母粒质量分数为15%、POE-g-MAH/OMMT母粒质量比为80/20时,PA6/(POE-g-MAH/OMMT)共混物缺口冲击强度和拉伸强度达到最高。

OMMT对POE/Mg(OH)_2复合材料性能的影响

通过熔融共混法制备了POE/POE-g-MAH/Mg(OH)2及POE/POE-g-MAH/Mg(OH)2/OMMT复合材料,采用X射线衍射(XRD)仪和透射电镜(TEM)对OMMT在POE/POE-g-MAH/OMMT(OMMT质量分数为11%)母粒中的分散情况进行了表征,利用水平-垂直燃烧仪和锥形量热仪对两种复合材料的阻燃性能进行了测试。XRD和TEM表明,在母粒中OMMT大部分以剥离形态存在,达到了纳米分散;垂直燃烧和锥形量热仪实验表明,随着OMMT含量的增加,复合材料的热释放速率(HRR)降低(由202.9 kW/m2降低到135.4 kW/m2),表明Mg(OH)2和OMMT具有阻燃协效作用。力学性能测试表明OMMT的加入有利于复合材料力学性能的提高。

PA66/POE/POE-g-MAH的分散相形态与力学性能研究

以（乙烯／辛烯）共聚物（POE）和马来酸酐接枝POE（POE—g—MAH）并用，制备了尼龙（PA）66／POE／POE—g—MAH合金，研究了POE—g—MAH用量对合金形态结构、力学性能的影响。结果表明，随着POE—g—MAH含量的增加，PA66／POE／POE—g-MAH合金的形态结构得到明显改善，弹性体分散相粒径细化且分布均匀，冲击强度显著提高；分散相粒径越小，粒径分布越均匀，POE—g-MAH较好增韧PA66的粒径范围是0．1～0．3μm；弹性体含量一定时，合金的缺口冲击强度随弹性体的细化而增大，但拉伸屈服强度和拉伸弹性模量不受影响。

POE-g-MAH对PP/PA6共混体系形态结构与力学性能的影响

研究了乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)作为相容剂对PP/PA6共混体系相容性、形态结构和宏观力学性能的影响。研究结果表明:在PP/PA6共混体系中加入相容剂POE-g-MAH,不仅能够显著改善PP/PA6共混物的相容性,明显降低分散相的粒径,而且能够使PP/PA6共混物在保持较高的拉伸强度和弹性模量的同时,大幅度地提高共混物的缺口冲击强度和断裂伸长率,与纯PP相比提高幅度分别达到198.3%和778.8%。POE-g-MAH增容PP/PA6共混体系的非等温结晶行为的研究表明,PA6作为成核剂使PP的结晶温度提高,POE-g-MAH的加入能进一步促进PA6对PP基体的异相成核作用。

ABS/OMMT、PA6/OMMT复合材料形态及性能

熔融挤出制备了有机蒙脱土(OMMT)含量不同的ABS/OMMT,PA6/OMMT复合材料,用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等仪器研究OMMT分别在ABS、PA6基体中的分布情况及对其力学性能的影响。结果表明:在ABS/OMMT复合材料中,OMMT主要为插层结构,大部分OMMT片层以聚集状态存在;而对PA6/OMMT复合材料,OMMT片层主要以剥离形态分布在PA6基体相中;随着OMMT含量增加,ABS/OMMT复合材料的拉伸、弯曲强度及弯曲模量都先上升后下降,且当OMMT含量在3份时性能较好,其缺口冲击强度呈下降趋势;PA6/OMMT复合材料在OMMT含量为3份时,其拉伸、弯曲强度和弯曲模量都出现极值现象,而缺口冲击强度线性降低。由于OMMT与PA6有较好的亲和力,在PA6中分散性较好,使PA6/OMMT复合材料的综合力学性能比ABS/OMMT复合材料的优异。

ABS/PA6/OMMT共混体系的结晶及热力学性能

采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、尼龙6(PA6)和有机蒙脱土(OMMT)通过熔融共混的方法制备了ABS/PA6合金。利用广角X射线衍射(WAXD)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)、动态热力学分析仪(DMA)研究了ABS/PA6/OMMT合金体系的结晶性能、热力学性能及OMMT在共混体系中的分布情况。结果表明,OMMT以剥离状态分布于PA6相中,PA6、ABS两相界面存在少量的OMMT片层。OMMT的加入降低了合金体系的结晶温度及结晶度,且对ABS/PA6共混体系具有一定的增容作用。添加3份OMMT到ABS/PA6体系中,其储能模量达到极值,ABS/PA6/OMMT共混体系的玻璃化转变温度变化较小。

PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击的裂纹萌生韧性及裂纹扩展韧性

研究了PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击的裂纹萌生韧性及裂纹扩展韧性。结果显示:质量分数为5%和10%的POE-g-MAH对PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击裂纹萌生阶段增韧效果十分明显,裂纹源为锥窝韧性断裂形貌,但对裂纹扩展阶段的影响不大,其裂纹扩展断面为补丁状脆性断裂特征;15%质量分数以上的POE-g-MAH对PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击裂纹萌生及扩展阶段的增韧效果均十分明显。裂纹扩展断面具有抛物线韧性断裂形貌。锥窝形貌是裂纹源区多核心生长伴随基体塑性变形的结果。裂纹扩展断面的抛物线形貌则是主裂纹扩展面与次级断裂源相交的结果。

PE-g-MAH增容PA 66/POE的形态与性能

使用马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)作为乙烯-辛烯共聚物(POE)增韧聚酰胺(PA)66的增容剂,研究了PE-g-MAH用量对PA 66/POE共混物的力学性能和形态影响。随着PE-g-MAH用量的增加+PA 66和POE的相容性显著改善,共混物中各组分的熔融峰温下降;共混物的缺口冲击强度显著提高,断裂伸长率成倍增大,韧性也有提高。当w(PE-g-MAH)为8%时,增容效果较好。

PA6/POE-g-MAH/纳米BaSO_4三元复合体系增韧研究

采用纳米BaSO4及马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE—g—MAH）对聚酰胺（PA）6进行增韧改性，研究了PA6／POE—g—MAH共混体系的脆韧转变，讨论了纳米BaSO4的用量对PA6／POE—g-MAH脆韧转变体系的增韧作用。结果显示，当POE—g—MAH质量分数为10％～20％时，PA6／POE—g—MAH共混体系发生脆韧转变，纳米BaSO4对PA6／POE—g—MAH（85／15）脆韧转变体系的增韧效果明显，并且对材料的拉伸性能影响不大。

POE官能化及其增韧PA66的研究

采用在熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了机械力引发甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)熔融接枝弹性体POE的接枝反应。红外光谱法分析的结果表明,随着螺杆转速的增加,接枝产物的接枝率出现先下降后增大的变化趋势,接枝产物的熔体流动速率(MFR)在螺杆转速n≥400 r/min时出现显著增大;随着接枝反应温度的增加,产物接枝率和熔体流动速率均明显增大。一定条件下,制得具有一定接枝率(红外表征)和较好熔体流动性(MI=0.8～14.0 g/(10 min))的接枝产物(POE-g-GMA)。材料力学性能测试和试样断面SEM分析结果表明,此接枝产物POE-g-GMA对PA66具有较好的增韧作用,可使PA66/POE-g-GMA共混材料的缺口冲击强度达到原未改性材料的8倍。

PA6/OMMT纳米复合材料的炭层残余物的形成过程研究

通过SEM对PA6/OMMT纳米复合材料炭层残余物的形成过程进行了研究,以此来研究碳质炭渣与阻燃性能的关系。结果表明:PA6/OMMT纳米复合材料在燃烧过程中,逐渐形成了由皮层和蜂窝状的窝层构成的皮-窝炭层结构,皮层和窝层的骨架都是由纳米尺度的炭层片层组成的;皮层比较致密但较薄,隔气效果较好;窝层含有大量尺寸较大的空穴结构,隔气效果不如皮层,但整体上增大了炭层的体积,隔热效果较好;皮层和窝层的组合有很好的阻隔功能,对复合材料起到阻燃作用。

PA6/OMMT/CaCl_2复合材料的结构与性能研究

通过共混挤出方法,制备了PA6/OMMT、PA6/OMMT/CaCl_2两种复合材料,研究了OMMT含量对复合材料的结晶以及其他性能的影响。X射线衍射、TEM及DSC分析结果表明:CaCl_2的加入有利于OMMT在基体中的分散,随着OMMT含量的增加,复合材料的熔融温度和结晶度随之降低。力学实验显示:随着OMMT含量的增加,PA6/OMMT/CaCl_2复合材料力学性能下降明显,拉伸及弯曲强度基本保持不变,缺口冲击韧性略有下降。

接枝POE增韧尼龙6的性能

研究了接枝POE增韧PA6及无水氯化锂增强POE接枝甲基丙烯酸环氧丙酯/尼龙6(POE-g-GMA/PA6)复合材料。结果表明:POE接枝甲基丙烯酸环氧丙酯(POE-g-GMA)对PA6具有很好的增韧效果,无水氯化锂在增强POE-g-GMA/PA6复合材料的同时,改变了PA6的结晶度和结晶形态,当氯化锂的添加量为5份时,可以得到无定形的PA6/POE-g-GMA/LiCl复合材料。

有机蒙脱土对PA66/PP合金的增容作用研究

研究考察了有机蒙脱土对PA66/PP合金的增容作用。结果表明:在PA66/PP体系中OMMT可以起到减小PP分散相粒径的作用,但需3%以上的添加量才可达到明显的效果,而相容剂的进一步添加可使PP粒径急剧变小,粒径分布变窄;加工方法可以对OMMT复合体系中PP分散相粒径产生一定的影响,但不改变OMMT增容作用的规律;在复合体系中,较多的OMMT倾向于分布在PP分散相粒子周围,而有效地阻止分散相粒子凝集。

马来酸酐接枝物对PP/PA6共混物相容性的影响

采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE-g-MAH和PP/PA6/PP-g-MAH共混物。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)仪分析和力学性能测试研究了增容剂POE-g-MAH和PP-g-MAH对PP/PA6共混物相容性、形态结构和宏观力学性能的影响。结果表明,在PP/PA6共混体系中分别加入POE-g-MAH和PP-g-MAH不仅能显著改善两相界面的相容性,减小分散相的粒径,而且能使共混物的力学性能显著提高。当增容剂的用量为5份时,PP/PA6共混物有较好的综合力学性能。POE-g-MAH和PP-g-MAH增容PP/PA6共混体系非等温结晶行为的研究表明,POE-g-MAH和PP-g-MAH均能促进PA6对PP基体的异相成核作用。