1、第34卷第8期 2006年8月化工新型材料NEW CHEMICAL MATERIALSV01.34No.845尼龍6/橡膠/天然粘土納米復合材料的制備及其力學性能東為富12張曉紅2劉軼群2桂華12高建明2宋志海2賴金梅2喬金操2'。(1.北京化工大學材料科學與工程學院北京100029;2.中石化北京化工研究院,北京100013摘要 采用一種新型的超細全硫化粉末橡膠/蒙脫土復合粉末(UFPRM,可以制備出剝離型 的尼龍6/橡膠/天然粘土(尼龍6/UFPRM納米復合材料,所用的橡膠是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的超細全 硫化粉末橡膠(UFPR。微觀分析表明,橡膠粒子在尼龍6基體中分散良好,同時天然粘土

2、在橡膠粒 子之間的基體中剝離。在一定份數(shù)下,復合粉末可以同時提高尼龍6的韌性、剛性及耐熱性;隨著復 合粉末含量的增加,材料的沖擊強度進一步增加。而且,復合粉末對高分子量尼龍6的增強、增韌效 果好于低分子量尼龍6。進一步研究發(fā)現(xiàn),在適當?shù)募羟兴俾氏?尼龍6/橡膠/天然粘土納米復合材 料可以獲得較好的綜合力學性能。關(guān)鍵詞尼龍6,橡膠,天然粘土,納米復合材料Preparation and mechanical properties ofnylon6/rubber/unmodified clay nanocompositesDongWeiful'2Zhang Xiaohon92Liu Yiqu

3、n2Gui Hual,2Gao Jianmin92Song Zhihai2Lai Jinmei2Qiao Jinlian92(1.College of Materials Science and Engineering,Beij ing University of Chemical Technology, Beijing 100029;2.SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry,Beijing 100013Abstract EXfoIiated nylon6/rubber/unmodified clay nanocompo

4、sites were prepared on basis of a novel com pound of ultrafine fullvulcanized powdered rubber/Inontmorillonite(UFPRM.The rubber in the nanOcomposites is a kind of uItrafine fullvulcanized powdered rubber(UFPRwith special structure.Microscopic morph0109ies of nylon6/ rubber/umodified clay(nylon6/UFPR

5、Mmnocomposites indicated that UFPR particles were well dispersed in nylon6, and the umodified clay、Jl阻s exfoliated in the mtrix鋤ong the UFPR particles.At a certain loading of UFPRM,UF PRM could improve the toughness,stiffness and heat resistance of nylon6simultaneously.Adding UFPI之M resulted in a fu

6、rther increase in toughness of nylon6.The toughir培and reinforcing effects ofUFPRM to high molecular weight ny一 10n6was better than these to low molecular weight nylon6. Further research showed that nylon6/rubber/u11rnodified clay nanocomposites exhibited well balanced mechanical pmperty at an optimu

7、m screw speed.Key words nylon-6,rubber,unrnodified clay,nanocomposite尼龍6/粘土納米復合材料是研究最早也是最 成功的聚合物/粘土納米復合材料之一14|。目前,基金項目:國家重大基礎(chǔ)研究專項經(jīng)費資助,項目編號(2005CB623805 作者簡介:東為富(1976一,男,博士,主要從事聚合物納米復合材料的研究。 其制備方法主要有兩種,一種是原位聚合法1'2l,另 一種是熔融共混法4|。然而由于天然粘土屬于親化工新型材料 第34卷水性的無機物,與有機的尼龍6不相容,所以,要獲 得剝離型尼龍6/粘土納米復合材料,必須對蒙脫土

8、 進行有機化處理。由于粘土的有機化處理過程復 雜,使得尼龍6/粘土納米復合材料的生產(chǎn)成本加 大,不利于工業(yè)化生產(chǎn)。日本豐田研究中心研究以 粘土漿液為原料制備出剝離型尼龍6/粘土納米復 合材料5,該材料具有良好的力學性能,而且,未有 機化的粘土片層在尼龍6基體中剝離。盡管尼龍6/粘土納米復合材料具有高強、高模、高熱變形溫度, 但是其沖擊強度低于純尼龍6。通常采用功能化的 彈性體或熱塑性樹脂來增韌納米復合材料67。為了降低尼龍6/粘土納米復合材料的高制備 成本并解決材料韌性下降等問題。本研究采用一種 低成本的新方法制備出剝離型尼龍6/橡膠/天然粘 土納米復合材料。在這個新工藝中,以一種新型的 全硫

9、化粉末橡膠/蒙脫土復合粉末(ultra_“ne fully_ vulcanized powder rubber/montmorillonite, UF PRM為原料,就可得到尼龍6/橡膠/天然粘土(尼 龍6/uFPRM納米復合材料8,所用的橡膠是一種 具有特殊結(jié)構(gòu)的超細全硫化粉末橡膠(ultrafine fullyvulcanized powder rubber,UFPRL910|。筆者 主要研究尼龍6/UFPRM納米復合材料的制備及 其力學性能。1實驗部分1.1實驗原料輻照后的 l混合.匭積剮罕臻 橡膠乳液廣飛懋黼I卜_一 斟群低分子量的尼龍6(L_PA,1013B,特性粘數(shù)為 2.7,uB

10、E公司產(chǎn)品;高分子量的尼龍6(HPA, B4,特性粘數(shù)為4.05,分子量(M:為33000,BASF 公司產(chǎn)品;丁苯吡膠乳,VPL,平均粒徑為150nm, 固含量為40%,山東淄博合力膠乳公司產(chǎn)品;丁苯 吡UFPR,自制9;鈉基蒙脫土,河北張家口清河化 工廠產(chǎn)品;交聯(lián)劑TMPTA,北京東方化工廠產(chǎn)品; 抗氧劑1010,瑞士汽巴精化產(chǎn)品。1.2尼龍6/UI甲RM納米復合材料的制備如圖1所示,將鈉基蒙脫土(MMT與水按一定 的濃度混合,經(jīng)高剪切分散機分散,就可得到蒙脫土 漿液。丁苯吡膠乳中加入3%的輻照敏化劑TMP TA,經(jīng)7射線照射,使乳液中的橡膠粒子完全硫化。 將輻照后的膠乳與鈉基蒙脫土漿液按

11、各自干重的不 同比例配合,攪拌1h,將混合液經(jīng)噴霧干燥,就得到 不同重量比的丁苯吡橡膠/蒙脫土復合粉末;將復合 粉末和尼龍6熔融共混就可以制備出尼龍6/UF PRM納米復合材料o 8I。在熔融共混前,尼龍6和UFPRM(或UFPR 分別在100和80下經(jīng)鼓風干燥6h。按配方將不 同比例的uFPRM(或uFPR和尼龍6在高速混合 機中預混均勻,然后將混合物加入到zSK一25型 (Werner&Pfleiderer公司雙螺桿擠出機上擠出造 粒。粒料經(jīng)100干燥后,注射成標準測試樣條。尼龍6圖1尼龍6/UFPRM納米復合材料的制備簡圖1.3力學性能測試缺口沖擊強度按ASTMD256一02標準

12、測試,彎 曲模量按ASTMD790一97標準測試;拉伸強度按 ASTMD638一02標準測試;熱變形溫度按AST MD648一01標準測試。1.4透射電鏡觀察(TEM將試樣在一80冷凍超薄切片,經(jīng)OsOt染色 后,采用PhlipsTecnai20透射電鏡觀測UFPR和 MMT在尼龍6基體中的微觀分散情況,加速電壓 為200kV。1.5X射線衍射(XIm分析采用日本理學公司D/Max 2500VB2+/PC型 尼龍6/橡膠/天然粘土納米復合材料的制備及其力學性能 作者： 東為富， 張曉紅， 劉軼群， 桂華， 高建明， 宋志海， 賴金梅， 喬金樑， Dong Weifu ， Zhang Xiaoh

13、ong， Liu Yiqun， Gui Hua， Gao Jianming， Song Zhihai， Lai Jinmei， Qiao Jinliang 東為富,桂華,Dong Weifu,Gui Hua(北京化工大學材料科學與工程學院,北京,100029;中石化 北京化工研究院,北京,100013， 張曉紅,劉軼群,高建明,宋志海,賴金梅,喬金樑,Zhang Xiaohong,Liu Yiqun,Gao Jianming,Song Zhihai,Lai Jinmei,Qiao Jinliang(中石化北京 化工研究院,北京,100013 化工新型材料 NEW CHEMICAL MATERI

14、ALS 2006，34(8 0次 作者單位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期： 被引用次數(shù)： 參考文獻(10條 1.Usuki A.Kawasumi M.Kojima Y Synthesis of nylon6clay hybrid 1993(08 2.Kojima Y.Usuki A.Kawasumi M Mechanical properties of nylon 6-clay hybrid 1993(08 3.Liu L.Qi Z.Zhu X Studies on Nylon6/Clay nanocomposites by melt-intercalation process 1999

15、4.Cho J W.Paul D R Nylon 6 nanocomposites by melt compounding 2001 5.Hasegawa N.Okamoto H.Kato M Nylon 6/Na-montmorillonite nanocomposites prepared by compounding nylon 6with Na-montmorillonite slurry 2003 6.Liu X.Wu Q.Lars A Polyamide 6-clay nanocomposites/ polypropylene-graft-maleic anhydride allo

16、ys 2001 7.I Kelnar J Kotek.Kaparalkova L.Munteanu B S Polyamide nanocomposites with improved toughness 2005 8.Dong W.Liu Y.Zhang X Preparation of high barrier and exfoliated-type nylon 6/ultrafine fullvulcanized powdered rubber/clay nanocomposites 2005 9.Qiao J Wei.Zhang G.Zhang X 查看詳情 2002 10.Liu Y

17、.Zhang X.Wei G Special effect of ultra-fine rubber particles on plastic toughness期刊論文Chinese Journal of Polymer Science 2002 相似文獻(10條 1.學位論文 孟弘 尼龍6納米復合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能 2008 尼龍6是一種應用廣泛的熱塑性工程塑料，但其吸水率較高、熱變形溫度較低、在干態(tài)和低溫時韌性較差、對缺口較敏感等缺點限制了它的應用。因 此，本文分別采用納米碳管、蒙脫土和橡膠對尼龍6進行改性，以期提升尼龍6的綜合性能并擴大其使用范圍。 本文首先對納米碳管進行酸化處理和

18、胺化處理，并通過SEM和TEM考察了尼龍6/納米碳管復合材料的結(jié)構(gòu)，然后研究了納米碳管的引入對尼龍6的力學性 能、結(jié)晶與熔融行為和摩擦磨損性能的影響。本文還研究了混料順序?qū)δ猃?/橡膠/蒙脫土三元復合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，并通過XRD、SEM和TEM研究 了復合材料的結(jié)構(gòu)，最后分析了蒙脫土和橡膠的引入對尼龍6的力學性能、結(jié)晶與熔融行為、熱穩(wěn)定性、吸水性和流變性的影響。主要研究結(jié)果如下 ： 結(jié)構(gòu)研究表明，酸化碳管表面的含氧極性基團相互作用較強而導致酸化碳管堆積緊密，對酸化碳管再進行胺化處理削弱了它們之間的相互作用而導致胺 化碳管堆積松散，因此胺化碳管在尼龍6基體中具有較好的分散。拉伸斷口的形貌表

19、明，胺化碳管與尼龍6基體之間存在較強的界面結(jié)合。力學性能表明 ，盡管酸化碳管和胺化碳管都是尼龍6有效的增強劑，但胺化碳管的增強效果更佳。 結(jié)晶與熔融行為研究表明，酸化碳管和胺化碳管都是尼龍6有效的異相成核劑，都能提高尼龍6的結(jié)晶溫度。等溫結(jié)晶過程中酸化碳管和胺化碳管都能提 高尼龍6的結(jié)晶速率，但在非等溫結(jié)晶過程中二者都導致尼龍6結(jié)晶速率的降低。然而，酸化碳管和胺化碳管的引入對尼龍6的熔融行為影響并不明顯。與 酸化碳管相比，胺化碳管由于其較好的分散以及與尼龍6基體較強的界面結(jié)合，因而對尼龍6結(jié)晶行為的影響更顯著。 摩擦磨損研究表明，胺化碳管是尼龍6有效的固體潤滑劑，能顯著降低尼龍6基體在干摩擦和

20、水潤滑條件下的摩擦系數(shù)和比磨損率。 混料順序?qū)δ猃?/橡膠/蒙脫土三元復合材料的結(jié)構(gòu)和性能影響顯著，先將尼龍6與蒙脫土混合，然后再用橡膠進行增韌得到的復合材料性能最好，此時 蒙脫土多數(shù)呈剝離狀態(tài)分散在尼龍6基體中，在橡膠中幾乎沒有蒙脫土。蒙脫土和橡膠的獨立分散更好地發(fā)揮了蒙脫土的增強作用和橡膠的增韌效應，因 而尼龍6/橡膠/蒙脫土三元復合材料表現(xiàn)出較好的剛性和韌性的平衡。 結(jié)構(gòu)研究表明，復合材料中蒙脫土含量低于8wt時，蒙脫土能夠剝離成納米片層，橡膠的引入并沒有影響蒙脫土的剝離。橡膠與尼龍6的相容性良好 ，而蒙脫土的出現(xiàn)削弱了橡膠和尼龍6的相容性，導致三元復合材料中橡膠顆粒變大。 力學性能表明

21、，蒙脫土能顯著提高尼龍6的強度和模量，但導致尼龍6韌性降低；橡膠能顯著提高尼龍6的韌性，但導致尼龍6強度和模量的下降。用蒙脫 土和橡膠共同改性尼龍6，可以實現(xiàn)尼龍6同時增強和增韌的目的，使尼龍6/橡膠/蒙脫土三元復合材料達到剛性和韌性的平衡。 等溫結(jié)晶過程中，蒙脫土和橡膠都是尼龍6的異相成核劑，都能提高尼龍6的結(jié)晶速率，但也導致尼龍6結(jié)晶活化能的增大，此外蒙脫土和橡膠對尼龍6的 熔融行為影響較小。非等溫結(jié)晶過程中，蒙脫土和橡膠都能提高尼龍6的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率；蒙脫土的引入導致尼龍6的結(jié)晶度增大，而橡膠的引入?yún)s 降低了尼龍6的結(jié)晶度；蒙脫土的引入導致尼龍6熔點的上升，橡膠的引入導致6熔點的下降

22、，表明橡膠的引入破壞了尼龍6晶體結(jié)構(gòu)的完善程度。 蒙脫土能顯著增強尼龍6的熱穩(wěn)定性和抗吸水性；橡膠也可以提高尼龍6的抗吸水性，但降低了尼龍6的熱穩(wěn)定性。尼龍6及其復合材料熔體的粘度都隨溫 度的升高而降低，隨剪切速率的增大而降低，屬于假塑性流體。 2.會議論文 東為富.譚邦會.賴金梅.喬金樑.張曉紅.劉軼群.桂華.王慶國.高建明.黃帆.宋志海 尼龍-6/超細全硫 化粉末橡膠/粘土納米復合材料的結(jié)構(gòu)與性能 2005 采用一種新型的復合粉末（UFPRM ），我們可以制備出剝離型的尼龍-6/超細全硫化粉末橡膠（UFPR ）/蒙脫土納米復合材料，這種復合粉末含有 UFPR 和未進行有機改性的天然蒙脫土。

23、透射電鏡發(fā)現(xiàn)UFPR 在尼龍-6 基體中分散良好，同時幾乎所有的蒙脫土也以單片層形式分散在橡膠粒子之間的基 體中。與純尼龍-6 相比，尼龍-6/UFPRM 納米復合材料的韌性，剛性，以及熱變形溫度同時提高。 3.期刊論文 趙洪凱.錢春香.喬淑媛.ZHAO Hongkai.QIAN Chunxiang.QIAO Shuyuan 橡膠改性尼龍6動力學 -化工學 報2007,58(8 采用酰基己內(nèi)酰胺封端的丁腈橡膠(CHTBN或丁苯橡膠(CHTBS與NaOH作為引發(fā)催化體系,反應溫度在145160 之間,通過絕熱法測定反應過程的溫 升曲線,計算得到了動力學參數(shù).采用CHTBN/NaOH時反應級數(shù)為一

24、級,活化能在72.9l73.16 kJ·mol-1之間,指前因子在3.22×10113.38×1011 mol1n·s-1范圍內(nèi);采用CHTBS/NaOH時反應級數(shù)在1.231.34之間,偏離了1級反應,活化能在85.5586.88 kJ·mol-1之間,指前因子在 4.52×10115.09×1011 mol1-n·s-1范圍內(nèi).在前人工作的基礎(chǔ)上建立了陰離子聚合絕熱反應動力學模型并對反應過程進行了模擬,結(jié)果與實驗溫升曲 線具有很好相關(guān)性,從而證明了模型的合理. 4.學位論文 東為富 聚酰胺6/橡膠/天然粘土納米

25、復合材料的制備及其形態(tài)、結(jié)構(gòu)與性能研究 2006 為了降低聚酰胺6/粘土納米復合材料的高制備成本以及解決材料韌性下降等問題，本研究采用一種低成本的新方法制備出剝離型聚酰胺6/橡膠/天然 粘土納米復合材料。在這個新工藝中，首先以橡膠乳液和蒙脫土漿液為原料制備出一種新型的全硫化粉末橡膠/蒙脫土復合粉末(ultra-finefullyvulcanizedpowderrubber/montmorillonite,UFPRM，再將其與聚酰胺6進行熔融共混，就可得到聚酰胺6/橡膠/天然粘土納米復合材料，所用的橡膠是一 種具有特殊結(jié)構(gòu)的超細全硫化粉末橡膠(ultra-finefully-vulcanized

26、powderrubber，UFPR。本文分別以下面的三種復合粉末為原料：全硫化粉末丁苯 吡橡膠/蒙脫土(VP-UFPRM復合粉末、全硫化粉末硅橡膠/蒙脫土(S-UFPRM復合粉末和全硫化粉末丙烯酸酯橡膠/蒙脫土(A-UFPRM復合粉末，分別制備出 聚酰胺6/VP-UFPRM納米復合材料、聚酰胺6/S-UFPRM納米復合材料和聚酰胺6/A-UFPRM納米復合材料。微觀形態(tài)研究表明，橡膠粒子在聚酰胺6(尼龍6基 體中分散良好，同時未有機化的蒙脫土在橡膠粒子之間的基體中實現(xiàn)剝離。 研究納米復合材料的性能發(fā)現(xiàn)，三種尼龍6/UFPRM納米復合材料都表現(xiàn)出高剛、高韌、高耐熱性以及好的阻燃性。還發(fā)現(xiàn)，在相同

27、份數(shù)下，三種尼龍 6/UFPRM納米復合材料的剛性和耐熱性相差不大。但是由于三種復合粉末中含有不同的UFPR，不同的尼龍6納米復合材料分別表現(xiàn)出不同的優(yōu)異性能。尼 龍6/VP-UFPRM納米復合材料有較高的韌性，尼龍6/S-UFPRM納米復合材料不僅有好的阻燃性還有好的熱穩(wěn)定性和加工流動性，而尼龍6/A-UFPRM納米復合 材料則兼有較高的韌性和熱穩(wěn)定性。 由于VP-UFPRM中的VP-UFPR與尼龍6具有很強的界面粘結(jié)力和很好的相容性，所以尼龍6/丁苯吡UFPRM納米復合材料具有很好的韌性。進一步研究發(fā)現(xiàn) ，隨著丁苯吡UFPRM加入量的增加，尼龍6/VP-UFPRM納米復合材料的沖擊強度隨之

28、增加；并且，丁苯吡UFPRM對高分子量尼龍6的增韌、增強效果好于低分 子量尼龍6。同時，由于尼龍6中的VP-UFPR和MMT表現(xiàn)出對氣體的協(xié)同阻隔效應，尼龍6/丁苯吡UFPRM納米復合材料也具有優(yōu)異的阻隔性能。 硅UFPR和硅UFPRM都能大大降低尼龍6的熱釋放速率。在相同的份數(shù)下，尼龍6/S-UFPRM納米復合材料比尼龍6/S-UFPR復合材料表現(xiàn)出更低的熱釋放速 率。研究表明，尼龍6/S-UFPRM納米復合材料在燃燒結(jié)束后形成了與S-UFPR和MMT分別相關(guān)的兩個隔離層：致密外殼和海島狀隔離層。由于這兩個隔離層 可以同時保護底部的材料，延緩其降解速率，從而使其阻燃性進一步提高。也就是說，S

29、-UFPRM中的S-UFPR和MMT對尼龍6表現(xiàn)出協(xié)同阻燃效果。另外，由 于硅橡膠的主鏈為-Si-O-結(jié)構(gòu)，尼龍6/S-UFPRM納米復合材料具有很好的加工流動性；并且Si-O鍵具有很高的鍵能，所以，尼龍6/S-UFPRM納米復合材料 也具有很好的熱穩(wěn)定性。 對于丙烯酸酯UFPRM。由于丙烯酸酯UFPR幾乎沒有碳碳雙鍵，而且，丙烯酸酯UFPR與尼龍6的相容性比硅UFPR要好，所以，尼龍6/A-UFPRM納米復合材 料兼有較高的熱穩(wěn)定性和韌性。 UFPRM在尼龍6中的分散機理表明，復合粉末中的橡膠粒子和粘土片層之間相互隔離的特殊結(jié)構(gòu)是天然粘土和相容性較差的橡膠粒子在尼龍6中剝離或 分散良好的最關(guān)

30、鍵因素。在熔融共混過程中，粘土片層隨著橡膠的形變而開始分散，當橡膠粒子在基體中固定下來以后，由于橡膠粒子對粘土片層的隔 離作用，剝離的粘土片層很難團聚；同時，由于粘土片層對橡膠粒子的隔離作用，橡膠粒子也很難聚集。所以，粘土片層在橡膠粒子的幫助下能夠在尼 龍6基體中剝離，同時，橡膠粒子在剝離的蒙脫土片層的幫助下也能夠在尼龍6中均勻分散。換句話說，橡膠粒子和蒙脫土片層可以相互幫助在尼龍6基體 中分散。因此，盡管三種UFPR與尼龍6的相容性不同，但是它們都能幫助未有機化的蒙脫土在基體中剝離。所以，在相同的蒙脫土含量下，三種尼龍 6/UFPRM納米復合材料的剛性和耐熱性差別不大。 研究尼龍6/UFPR

31、M納米復合材料的結(jié)晶行為表明：(1純尼龍6經(jīng)過雙螺桿擠出以后，其結(jié)晶速率很快升高；(2小份數(shù)的復合粉末可以提高尼龍6的結(jié) 晶速率；但是，當復合粉末的量提高到一定份數(shù)時，就會阻礙尼龍6結(jié)晶，降低尼龍6的結(jié)晶速率；而且，復合粉末的含量越高，它們對尼龍6結(jié)晶的阻礙 作用就越強；當復合粉末的含量相同時，橡膠粒子和粘土在基體中分散越好，對尼龍6的結(jié)晶阻礙作用越強；(3復合粉末的加入導致尼龍6的結(jié)晶度有不 同程度的降低；(4復合粉末明顯地提高了尼龍6中晶體的含量。 5.期刊論文 劉競業(yè).楊菁.張明.LIU Jing-ye.YANG Jing.ZHANG Ming 不同共混材料對尼龍6增韌改性的影響 -應用

32、 化工2008,37(4 為提高尼龍6 (PA6的力學性能,采用共混處理的方法,在一定的比例下,將PA6分別與乙烯-辛烯共聚物(POE、接枝彈性體、納米級納普橡膠顆粒進行 共混,與接枝彈性體和納米級納普橡膠顆粒同時進行共混,以共混后力學參數(shù)的測試結(jié)果為依據(jù),對不同共混材料相界面的結(jié)合力進行了物理結(jié)合與化學交 聯(lián)的分類,對PA6在受力狀態(tài)下空穴化理論"多孔結(jié)構(gòu)"模型說給以了實驗的支持,比較分析了不同共混材料對尼龍6增韌改性的影響,從一個方面指出了對 PA6進行增韌改性的方向. 6.期刊論文 趙洪凱.錢春香.ZHAO Hong-kai.QIAN Chun-xiang 陰離子原位

33、聚合尼龍6/ABS合金的研究 -高分子材料 科學與工程2008,24(1 采用HDI縮二脲封端端羥基丁腈橡膠預聚物,制備大分子橡膠改性活化劑,以氫氧化鈉為催化劑,選擇不同配比的ABS樹脂加入熔融己內(nèi)酰胺單體中,確 定聚合溫度為160 180 ,通過陰離子聚合制得ABS/PA6共混物.耐水性和吸水后力學性能分析得知,合金共聚物吸水率比純PA6明顯降低,合金吸水后 力學性能有不同程度的降低,但吸水后力學損失量比純PA6低很多.電鏡測試表明原位反應增容因PA6與ABS兩相界面張力降低,使ABS分散顆粒變小并更均勻 地分散于PA6中. 7.學位論文 王聰 形變?nèi)∠虻南鹉z粒子和有機蒙脫土增韌增強尼龍6的

34、機理 2006 尼龍6是一種廣泛使用的工程塑料，但因其低的熱變形溫度和脆性等缺點而限制了它的應用。通常通過與彈性體共混來提高其韌性，增韌的機理不僅 與彈性相的含量，尺寸，粒徑分布相關(guān)，還與彈性相在基體中的形狀及其分布相關(guān)。加入彈性體提高了尼龍6的韌性，但這是以損失材料的模量和剛性為 代價的，在二元體系中引入有機蒙脫土得到的共混物納米復合材料能提高材料的拉伸強度和模量，但降低了材料的韌性。為獲得高強超韌的尼龍6共混復 合材料，本文首先在尼龍6EPDM-g-MA二元體系注射成型過程中引入剪切應力場，控制橡膠粒子的分散與形態(tài)，使橡膠粒子沿剪切力方向伸長取向，研 究具有伸長取向橡膠粒子的尼龍6EPDM

35、-g-MA共混物增韌機理并驗證此時Wu氏判劇的普適性。然后在尼龍6EPDM-g-MA二元體系中引入有機蒙脫土，制 得共混物納米復合材料，以研究共混物納米復合材料的增韌增強機理。主要研究結(jié)果如下： 1由動態(tài)保壓注射成型得到的共混物動態(tài)樣條的沖擊強度在本文研究的所有組分含量內(nèi)均高于由常規(guī)注射成型得到的共混物靜態(tài)樣條的沖擊強度。 尤其是當橡膠含量高于15wt時，動態(tài)樣與靜態(tài)樣的沖擊強度值之差超過了30kJmn<'2>。掃描電鏡結(jié)果表明動態(tài)樣中橡膠粒子尺寸大大減小且分布更 加均勻。當橡膠含量高于15wt時，橡膠粒子沿剪切力方向伸長取向。將動態(tài)樣沖擊強度對粒間距作圖，也可以構(gòu)建一條主

36、曲線，由圖可知，當裂紋擴 展方向垂直與橡膠粒子取向方向時，Wu氏判劇對沿剪切力方向伸長取向的橡膠粒子仍然適用。動態(tài)樣較靜態(tài)樣高出的沖擊強度，與尼龍6的取向，結(jié)晶結(jié) 構(gòu)和晶體性能無關(guān)，部分地是因為動態(tài)樣彎曲強度的提高導致在沖擊過程中未完全斷裂樣條彎曲時可以吸收更多的能量，但更主要的是由于動態(tài)樣中具 有伸長取向的橡膠粒子，當裂紋擴展方向垂直與橡膠粒子取向方向時，此種形態(tài)的橡膠粒子在沖擊的過程中可以更有效的減緩裂紋擴展的速率，并由此 得到更高的沖擊強度。2共混步驟對共混物納米復合材料的綜合力學性能并沒有太大的影響，一步共混法得到的共混物納米復合材料已具有令人滿意的 綜合力學性能。與靜態(tài)樣相比，由于尼

37、龍6與EPDM-g-MA間的界面相互作用的增強和橡膠粒子與蒙脫土更好的分散，動態(tài)樣具有更高的力學性能。有機蒙 脫土在尼龍6EPDM-g-MA有機蒙脫土共混物納米復合材料中的作用主要有以下幾個：(1弱化EPDM-g-MA粒子與尼龍6的界面粘結(jié)，導致橡膠粒子尺寸增 大，或阻滯橡膠相的團聚，使相區(qū)尺寸減小，這取決于橡膠和蒙脫土的含量。(2阻止橡膠粒子周圍應力體積的疊加，導致共混復合材料的脆韌轉(zhuǎn)變區(qū)變 寬以及韌性的降低；(3當粒間距小于臨界粒間距時，可作為應力傳遞者而得到更好的增強效果。 上述結(jié)果豐富了Wu氏判劇的普適性，揭示了伸長取向的橡膠粒子對共混物韌性的貢獻及其機理，明確了有機蒙脫土對尼龍6EP

38、DM-g-MA有機蒙脫 土共混物納米復合材料韌性的影響及其機理，探討了有機蒙脫土在橡膠粒間距小于臨界值時的增強機理。 8.期刊論文 范志會.張豐發(fā).Fan Zhihui.Zhang Fengfa 雙向加載條件下尼龍6-橡膠復合材料的應力松弛研究 -固 體力學學報2005,26(2 在雙向測試系統(tǒng)上進行了不同縱向應變與不同橫向應變的雙向松弛實驗,研究了在雙向拉伸載荷作用下單向尼龍6-橡膠復合材料的應力松弛特性.為 了預測尼龍6-橡膠復合材料的應力松弛規(guī)律,提出了一個松弛型本構(gòu)模型.當試件承受雙向拉伸載荷作用時,將松弛型本構(gòu)模型獲得的理論曲線和實驗數(shù)據(jù) 進行了對比,二者取得了較好的一致性. 9.學

39、位論文 柯卓 低分子量馬來酸酐化聚丁二烯橡膠改性聚乙烯增韌尼龍6 2008 尼龍6是世界上使用最廣泛的工程塑料之一，由于尼龍6大分子鏈中含有酰胺鍵能形成氫鍵，使其具有強韌、耐磨、耐沖擊、耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異 的特性。但是尼龍6存在低溫和干態(tài)沖擊性能差，吸水性大等弱點，不能滿足汽車、電子、機械等行業(yè)對材料高韌性的需求。利用橡膠和彈性體對尼龍 6進行增韌已經(jīng)取得了很大的成功，但無法解決成本較高且基體材料剛性損失過大這一難題。實踐證明，具有硬核軟殼結(jié)構(gòu)核殼粒子在增韌半晶性高聚物 時，可以有效提高橡膠的增韌效率，減少體系拉伸強度和模量的損失。然而具有這種結(jié)構(gòu)的核殼粒子合成過程復雜，成本很高，工業(yè)應用前

40、景很小：而 用傳統(tǒng)的反應增容方法原位制備核殼粒子時，由于橡膠分子量大，黏度高，流動性差等特點限制了在反應中原位生成核一殼結(jié)構(gòu)粒子的效率，影響最終 的增韌效果。本論文首次嘗試用低分子量的馬來酸酐化聚丁二烯橡膠通過反應擠出的方法接枝改性聚乙烯，對尼龍6進行增韌，利用聚丁二烯橡膠分子鏈 上的馬來酸酐基團和尼龍6分子鏈的端氨基反應，在尼龍6基體中原位形成以聚乙烯為核，聚丁二烯為殼的核殼粒子，結(jié)果得到了高韌性、良好剛性的改 性尼龍6。 實驗證實該含有雙鍵的低分子量橡膠能夠成功的接枝到聚乙烯分子主鏈上，由于橡膠的馬來酸酐化程度很高(14wt，在同尼龍6共混過程中大大提高 馬酐基團和尼龍6端氨基之間反應生成的接枝共聚物的效率，可以有效減小兩相間的界面