PA6/HDPE二元共混物原位增容制备、结构与性能的研究

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/m2，与纯 PA6的冲击强度4.2 kJ/m2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lgτω－lgγω、lgηa－lgγω、lgηa－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Ea与温度T之间的关系。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 尼龙6的性能及应用

1.3 高聚物增韧机理研究

1.4 尼龙共混改性的研究进展

1.5 本文的主要内容及研究的意义

第二章 PA6/HDPE共混物材料的力学性能和形态结构分析

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 分析测试

2.4 结果分析与讨论

2.5 本章小结

第三章 PA6/HDPE共混物的流变性能研究

3.1前言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 PA6/HDPE共混物材料的结晶行为研究

4.1前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表和待发表的论文

致谢