反应挤出在尼龙6聚合与改性中的研究进展

基于反应挤出这一技术,总结了尼龙6(PA6)聚合和改性中的研究进展。首先阐述了在反应挤出中进行PA6聚合的机理、特点、研究进展、性能和优势等,然后详细介绍了反应挤出改性PA6中包括的PA6单体聚合过程中改性和直接利用PA6基体的改性两种类型,概述了利用反应挤出进行PA6共聚、扩链支化和反应共混等改性的研究进展。发现PA6复合材料的性能提升,关键在于有效处理不同组分之间的相容性。在对当前反应挤出PA6复合材料的应用领域进行了全面梳理后,发现简单地提高PA6的力学性能已不能满足日益增长的使用需求。因此,未来的研究方向应当着重于探讨反应挤出过程中的反应机理,开发多种类别的PA6复合材料产品,并深入研究在反应挤出环境下材料性能的表现。

增容剂对降噪PA6/ASA合金材料性能的影响

降噪尼龙(PA)6/丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯塑料(ASA)合金是一种高分子阻尼材料,常规增容剂对PA6/ASA增容效果不佳,导致合金材料的物理力学性能较差。针对上述情况,将不同含量的3种增容剂分别与PA6/ASA共混,对比了马来酸酐接枝苯乙烯-丙烯腈塑料(SAN-g-MAH)、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)及SAN-甲基丙烯酸共聚物(SAN-co-MAA)对PA6/ASA合金材料物理力学性能、耐氙灯老化性能和降噪性能的影响。结果表明,SAN-g-MAH和SAN-co-MAA对PA6/ASA具有较好的增容效果,其中SAN-g-MAH的增容效果最好,但对合金材料的流动性能有极大的不利影响,且降低了材料的降噪性能。POE-g-MAH对PA6/ASA的增容效果有限,但有助于提高PA6/ASA的加工稳定性。SAN-co-MAA能有效提高合金材料的韧性和强度,并保持了降噪PA6/ASA合金材料优异的耐氙灯老化性能和降噪性能,可满足汽车仪表板、手套箱等汽车零件的应用需求。

高颜色稳定红色PA6材料的制备与性能

通过双螺杆挤出机制备了红色尼龙6(PA6)材料,采用万能试验机、冲击试验机、分光测色仪和电子天平研究了在吸湿过程中不同种类红色颜料和增塑剂对PA6材料综合性能的影响。结果表明:红色PA6材料的吸湿变色严重,红色颜料对PA6材料的吸湿率影响很小。不同红色颜料所得红色PA6材料的吸湿变色色差变化方向不同。有机红178与溶剂红52复配使用明显改善了红色PA6材料的吸湿变色问题。增塑剂用量越多,红色PA6材料吸湿变色的改善效果越好。增塑剂的加入使得PA6材料的刚性降低、韧性增加、吸湿率轻微下降。

工程塑料PA6增韧改性的研究进展

阐述了尼龙6(PA6)的结构特点、特性及PA6增韧改性的主要方法,核-壳结构改性剂是增韧改性PA6的一种较新且行之有效的方法,既可提高材料韧性,又可使材料的其他性能不受影响。

尼龙6纳米纤维膜固相膜萃取-高效液相色谱法测定塑料瓶装矿泉水中双酚A

采用静电纺丝法制备尼龙6纳米纤维膜,结合固相膜萃取-高效液相色谱法测定了矿泉水中的双酚A。对洗脱溶剂及其体积、进样速度、样品体积、样品pH值、尼龙6纳米纤维膜的用量、及其活化方式和使用次数等影响因素进行了研究。结果表明:10mL样品调至pH8.0后,以3mL/min流速通过1.5mg尼龙6纳米纤维膜,300μL甲醇即可将膜上吸附的双酚A完全洗脱,每张膜至少可重复使用6次。在此最优化条件下,方法的线性范围为0.20～20.0μg/L;检出限为0.15μg/L,膜内和膜间的相对标准偏差均小于4.5%(n=6)。本方法应用于6种不同品牌的矿泉水中双酚A的分析测定,在1.0μg/L加标水平下,测得回收率为95.0%,双酚A测得浓度低于0.30μg/L。与固相萃取方法相比,本方法高效、环保。

短玻璃纤维增强尼龙6的无缺口冲击性能

用仪器化冲击实验研究短玻璃纤维增强尼龙6的无缺口冲击性能。实验结果显示,在悬臂梁无缺口冲击实验条件下,纯尼龙6因其良好的塑性变形能力而具有良好的无缺口冲击性能。样条截面沿冲击方向分为拉伸响应区、中性层和压缩响应区。短玻纤增强尼龙6则因分散在尼龙6中的纤维制约了树脂基体的塑性变形能力而导致其无缺口冲击性能降低。实验结果显示纤维和基体的界面破坏及纤维的拔出对冲击断裂能有重要的影响,所以纤维的分布数量对于短玻璃纤维增强尼龙6的无缺口冲击断裂能非常关键。断面观察显示,由于冲击端外层的塑性变形缓和了该区域所受的应力,导致裂纹源不在外层而在内层形成。在外层断面上,由于塑性变形的作用,一些拔出纤维上粘附了许多基体,纤维拔出后的剩余孔洞壁也十分粗糙。

电子元器件壳体用MCA阻燃尼龙6工程塑料研制

通过熔融共混法制备了三聚氰胺脲酸盐(MCA)阻燃改性尼龙6(PA6)工程塑料,考察了MCA的用量、粒径及表面处理对PA6工程塑料阻燃性和力学性能的影响。并进一步对其在实际注塑加工应用中存在着色色泽不均、成型周期长、粘模和存在顶痕等缺点,分别考察了不同种类润滑剂和成核剂对其着色均匀性和注塑加工性的影响。结果表明,采用粒径为1.1~1.4μm、经硅烷偶联剂KH–560(用量为MCA质量的1%)表面处理的12份MCA,0.5份润滑剂E蜡,0.8份滑石粉/苯膦酸钠(质量比1/1)复配成核剂时,制得的MCA阻燃尼龙6工程塑料具有较好的综合力学性能(拉伸、弯曲强度分别为78,126 MPa,缺口和无缺口冲击强度分别为8,75 kJ/m^2),其阻燃等级达UL 94 V–0级(0.8 mm),相比电痕化指数为600 V,注塑件色泽均匀且注塑时的冷却时间仅为4.5 s。

尼龙-6/热塑性聚酰胺系弹性体合金的力学性能和破坏机理

尼龙６与在尼龙６中分别添加了两种热塑性聚酰胺系弹性体的尼龙６合金相比，前者的耐冲击强度低，后者的耐冲击强度高；通过偏光显微镜和扫描电镜的观察，尼龙６在Ｕ型缺口前部区域内的塑性约束下，呈脆性破坏；尼龙６的合金因塑性区域内的空洞化和空洞的变形及空洞之间区域的颈缩和纤维化，有效的吸收了冲击能量，使塑性约束得到缓解，促进了平面应变状态向平面应力状态转变，最终呈半韧性或韧性破坏．

改性尼龙6纤维的制备与性能研究

采用MAH-g-PE与增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对尼龙6进行改性制得了改性尼龙6纤维(MPA),研究了MAH-g-PE和DOP用量对MPA流变性能、热性能、热延伸及比强力性能的影响。结果表明:MPA样品流动性随着DOP含量的增加而增强,说明增塑剂对于尼龙6的增塑效果比较明显。DSC分析表明,MAH-g-PE的加入使得尼龙6熔融吸热峰峰值(Tm)下降,结晶度(Wc)增加;随MAH-g-PE含量的增加,MPA样品中原先对应于尼龙6的α晶型部分的转变为γ晶型。在最佳延伸温度120℃、DOP含量5wt%时,MPA延伸纤维样品的比强力值达到最大。

尼龙-6合金的分散形态和破坏机理

利用低真空扫描电镜和高真空扫描电镜及偏光显微镜对尼龙 - 6 /热塑性聚酰胺弹性体合金的分散形态和破坏形貌观察照相 ,结果表明 :(1)在三轴应力作用下 ,尼龙 - 6合金试样 U型缺口前部塑性区域由微细程度和密度均不等的银纹组成 ,银纹结构是空洞 ,空洞是 TPAE粒子的变形和破坏所致 ,空洞的变形加剧母体尼龙 - 6的颈缩化 ;(2 )尼龙 - 6合金因塑性区域内的空洞化和空洞的变形及空洞之间区域的颈缩和纤维化 ,有效地吸收了破坏能量 ,使塑性约束得到缓解 ,促进了平面应变状态向平面应力状态转变 ,最终呈半韧性或韧性破坏 ;(3)低真空扫描电镜观察照相既能反映 TPAE粒子的变形程度 。

PA6/石墨烯纳米复合材料的研究进展

石墨烯是一种具有准二维平面结构的新型碳纳米材料,其具有优异的导电、导热和力学性能。将石墨烯与尼龙6 (PA6)进行复合是近年来的研究热点。详细概述了目前国内外关于PA6/石墨烯纳米复合材料的制备技术、机械性能、导电性、导热性和阻燃性等方面的研究进展,对复合材料制备过程中存在的问题进行了分析,并对未来的发展方向进行了预测。

高黏度尼龙6膜拉伸性能研究

以采用阴离子淤浆聚合法制备的高黏度尼龙6为原料,分别加入增塑剂DBP和低摩尔质量尼龙6树脂,以甲酸为溶剂制备溶液,用流延法制膜,研究了增塑剂和小分子尼龙6对膜力学性能的影响。结果表明,增塑剂和小分子尼龙6的加入有助于提高膜的拉伸性能。加入无水氯化钙制备尼龙6络合膜,膜的拉伸性能可提高3倍以上;在水中解络合后,膜的力学性能有较大的恢复。

用玻纤增强尼龙6制作电动工具外壳的研究

本文介绍了用玻纤增强尼龙6制作电动工具外壳的研究,主要对注塑成型工艺、制品的吸湿处理、解决制品翘曲变形的方法以及老化情况作了研究。结果表明.玻纤增强尼龙6较好的注塑工艺条件为:原料干燥条件:80℃,8h、料筒温度240～250℃、模温100～120℃、尽可能采用低压快速注塑;采用在60℃热水中浸泡4～6h或在室温水中浸泡一昼夜的方法对制件进行吸湿处理,可使制件尽快达到吸湿平衡,保持性能稳定;严格控制并稳定成型工艺、注塑时保证均匀充模是解决制件翘曲变形的主要方法;由老化试验表明,玻纤增强尼龙6的耐热性及耐大气老化性均较好,可满足电动工具的应用要求。

尼龙6增韧研究进展

尼龙6是一种重要的工程塑料,对其进行增韧改性的研究引起了广泛的关注。本文介绍了几种最新的对尼龙6进行增韧改性的方法,包括弹性体增韧、"壳-核"聚合物增韧、刚性聚合物增韧和无机粒子增韧,并从机理、特点等方面进行了比较。

增塑剂对尼龙6性能与结晶行为的影响

研究了不同含量的苯磺酰胺增塑剂JZ-218对尼龙6力学性能、结晶行为以及热稳定性的影响。结果表明,随着增塑剂含量的增加,拉伸强度、弯曲强度与弯曲模量逐渐下降,而断裂伸长率、冲击强度与熔体质量流动速率逐渐提高。且增塑剂含量越高,改性尼龙6的熔融温度、结晶温度与玻璃化转变温度越低,但结晶度略有提高。此外,随着增塑剂含量的增加,材料的热稳定性下降,当增韧尼龙6中的增韧剂含量达到20%,继续添加增塑剂反而会导致冲击强度下降。

满足继电器罩使用要求的高阻燃PA6工程塑料开发

通过熔融共混法制备了十溴二苯乙烷、三氧化二锑与三聚氰胺脲酸盐(MCA)复配的满足继电器罩使用要求的高阻燃、高灼热丝改性尼龙6(PA6)工程塑料,考察十溴二苯乙烷添加量、三氧化二锑添加量及MCA添加量对PA6工程塑料阻燃性、灼热丝起燃温度、热变形温度和力学性能的影响。结果表明:PA6-G0体系中随着MCA、三氧化二锑、十溴二苯乙烷的添加量增大,其缺口冲击强度呈下降趋势。综合来看,添加10份MCA,5份三氧化二锑,19份十溴二苯乙烷时,制得的阻燃PA6工程塑料具有较好的综合力学性能及阻燃性能。

增强PA6/PP合金的研究

研究了影响玻璃纤维增强尼龙6(增强PA6)/聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)二元合金和增强PA6/PP/PP-g-MAH三元合金的吸水性、流动性、机械和热性能的诸因素。结果表明,当增强合金中的PP-g-MAH或PP/PP-g-MAH含量为10％～20％(质量含量)时,材料的拉伸强度和弯曲强度、热变形温度(HDT)基本保持增强PA6的水平,其冲击强度、吸水性和流动性得到改善,增强合金的界面化学键数量在3×10^(-9)mol/m^2以上;当PP-g-MAH或PP/PP-g-MAH含量增至30％时,增强合金的干湿态机械性能趋于一致。

低温高抗冲高导热PA6的制备及改性

针对目前国内市场上灯具用工程塑料替代铝制作高导热、高抗冲的制品存在较少、国内技术无法突破工业化的问题,通过向尼龙(PA)6中添加氧化铝(Al_2O_3)、氮化铝(Al N)和乙烯-1-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)弹性体,制备了LED灯用PA6工程塑料材料,研究了Al_2O_3,Al N和弹性体的用量对PA6材料导热性能和力学性能的影响。结果表明,高含量的Al_2O_3或Al N均可明显提高PA6材料的导热系数,但降低了材料的力学性能;Al_2O_3和Al N复配能显著改善PA6材料的导热性能且对材料力学性能影响不大;适宜的Al_2O_3,Al N和弹性体的复合配比,可在保证PA6一定程度的导热性能和强度的条件下,大幅提高其冲击性能。当弹性体质量分数为10%,复合导热剂(Al_2O_3+Al N)质量分数为60%,Al N质量分数为15%时,材料的导热系数可达到1.121 W/(m·K),冲击强度为10.5 k J/m^2,同时通过低温IK05防护等级实验(–30℃),从而制得了高导热、低温高抗冲的LED灯用PA6工程塑料材料。

辉沸石在PA6基调湿材料中的应用及其对塑料力学性能的影响

以辉沸石为填料,将其加入到尼龙6(PA6)中制备PA6基调湿材料,分别对比了辉沸石和硅藻土改性PA6基调湿材料的调湿性能,测试了这两种材料24 h放吸比(相对湿度50%条件下24 h放湿率与相对湿度75%条件下24 h吸湿率之比)。同时,测试了不同含量辉沸石改性PA6、聚丙烯(PP)及聚氯乙烯(PVC)复合材料的物理力学性能。结果表明,相对于硅藻土,辉沸石改性的PA6基调湿材料具有吸湿速率快、放湿率高的特点,当辉沸石质量分数为16%时,复合材料24 h放吸比可达70%,辉沸石粒径对材料的调湿性能无影响。辉沸石对PA6和PP有显著的增刚作用,且明显提升了PA6的耐热性并能显著降低PA6的模塑收缩率;质量分数为15%的辉沸石可使PP断裂伸长率提升8.2%,但在提升耐热性和降低模塑收缩率方面的作用有限,当辉沸石的质量分数达到20%时,PP/辉沸石复合材料的密度超过1 g/cm3;质量分数为10%的辉沸石可使PVC的邵氏硬度提升21%,同时辉沸石也能明显降低PVC的模塑收缩率。

纳米二氧化硅在PA6/EVAC共混物中的分布

采用熔融共混方法,在240℃下制备了不同纳米二氧化硅(SiO_(2))含量的尼龙6(PA6)/乙烯-乙酸乙烯酯塑料(EVAC)共混物,测试了力学性能,并通过接触角测试计算润湿系数以及扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征方法研究了纳米SiO_(2)在共混物中的分布情况。结果表明,纳米SiO_(2)的加入可以同时提高PA6/EVAC(质量比50/50)共混物的刚性和韧性,当纳米SiO_(2)的含量从1份提高到10份时,材料的弯曲弹性模量从1345 MPa提高到1855 MPa,同时材料的简支梁缺口冲击强度从7.8 kJ/m^(2)提高到9.7 kJ/m^(2)。计算得到240℃下纳米SiO_(2)与PA6,EVAC之间的润湿系数为-0.72,理论预测纳米SiO_(2)分布在共混物两相界面上。但是从SEM和TEM照片上看到,实际上纳米SiO_(2)分布在界面和PA6相中,与润湿系数的理论预测结果不完全一致,最后结合高温加工过程小分子的影响以及动力学因素分析了这种不一致现象出现的原因。