絡(luò)合改性PA6復(fù)合體系的結(jié)晶性能與流變性能研究.pdf

1、課題組在前期工作中，采用DSC和XRD等表征手段對絡(luò)合劑（CaCl2和LiCl）改性PA6的結(jié)晶行為進(jìn)行了研究，但對CaCl2和LiCl使PA6結(jié)晶受限的機(jī)理知之甚少。并且當(dāng)PA6結(jié)晶受限嚴(yán)重時，結(jié)晶熱流較小，導(dǎo)致DSC測試誤差較大。所以本文采用流變學(xué)方法研究了不同絡(luò)合劑（CaCl2和LiCl）改性PA6的結(jié)晶行為和結(jié)晶受限的機(jī)理。并且進(jìn)一步研究了尼龍6/彈性體/氯化鈣復(fù)合材料和尼龍6/環(huán)氧樹脂/氯化鈣復(fù)合材料的結(jié)晶性能與流變性能。具體

2、的研究內(nèi)容如下：
　　首先研究了不同含量下CaCl2和LiCl對PA6的結(jié)晶性能與流變性能的影響，并利用紅外、DSC、XRD和流變學(xué)等表征方法對其結(jié)晶行為及受限機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：隨著CaCl2和LiCl含量的增加，PA6的成核及增長溫度均向低溫方向移動，成核密度和成核速率也逐漸減小。復(fù)合材料的總結(jié)晶度顯著下降，γ型結(jié)晶度逐漸減低，α型結(jié)晶度呈先增加后減低的趨勢，γ晶與α晶發(fā)生轉(zhuǎn)變， PA6結(jié)晶受限。這主要因為一方面CaCl

3、2和LiCl與PA6中的羰基上的氧原子發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)，破壞了使PA6易結(jié)晶的氫鍵。另一方面是因為CaCl2和LiCl與PA6絡(luò)合后形成的纏結(jié)度更高更穩(wěn)定絡(luò)合物，導(dǎo)致鏈段運(yùn)動的流動阻力增大，松弛困難，在PA6結(jié)晶時排入晶格困難，結(jié)晶受到限制。比較不同絡(luò)合劑（CaCl2和LiCl）改性PA6后復(fù)合材料的力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，LiCl比CaCl2使PA6結(jié)晶受限更嚴(yán)重，力學(xué)性能提高更顯著。
　　其次，本文利用 POE-g-MAH作為增韌劑來改性

4、低熔點 PA6，研究發(fā)現(xiàn)：POE-g-MAH的加入對 PA6結(jié)晶熔融行為影響較小，當(dāng)??POE-g-MAH?=10～15 phr時，可得到?jīng)_擊強(qiáng)度較好，而拉伸強(qiáng)度下降較少的 PA6/CaCl2/POE-g-MAH復(fù)合材料。另外，本文固定了增韌劑 POE-g-MAH含量，研究了 CaCl2含量對PA6/POE-g-MAH/CaCl2復(fù)合材料結(jié)晶性能與流變性能的影響。研究表明：CaCl2與PA6的絡(luò)合反應(yīng)破壞了PA6中的極性酰胺基團(tuán)，釋放出

5、游離的N-H，從而使得絡(luò)合后的PA6極性降低，與POE-g-MAH界面張力減弱，復(fù)合體系的相容性變好，CaCl2在體系中起到了增容劑的效果。在研究 CaCl2對PA6/POE-g-MAH和PA6/POE體系增容效果時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CaCl2含量較高時，增容效果顯著，在一定程度上，可以利用POE代替POE-g-MAH作為增韌劑來改性低熔點尼龍。
　　最后，本文利用環(huán)氧樹脂（E51）改性低熔點PA6后發(fā)現(xiàn)，E51與PA6分子間的氨基、羧基和

6、酰胺基的擴(kuò)鏈反應(yīng)會限制 PA6的結(jié)晶，使得復(fù)合材料的熔點降低，結(jié)晶不完善程度增大，而當(dāng) PA6結(jié)晶受限嚴(yán)重時， DSC已不能表征PA6/CaCl2/E51復(fù)合材料的結(jié)晶熔融行為。在線性粘彈區(qū)，復(fù)合材料損耗模量（G’’）呈先增大后減小的趨勢，當(dāng)φ(E51)=3 phr時達(dá)到極值。另外，本文研究了當(dāng)φ(E51)=3 phr時，CaCl2含量對PA6/E51/CaCl2復(fù)合材料流變性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：CaCl2的加入會限制E51和PA6的擴(kuò)

7、鏈反應(yīng)，從而導(dǎo)致儲能模量（G’）和G’’呈下降趨勢，然而隨著CaCl2含量的增加，CaCl2與PA6的絡(luò)合反應(yīng)程度增大，纏結(jié)程度增大，鏈段運(yùn)動的流動阻力增加，隨之G’和G’’增大。綜合得知，利用適量的E51和CaCl2對PA6進(jìn)行改性，可以有效的降低PA6的熔點，并提高復(fù)合材料的力學(xué)性能與流變性能，當(dāng)E51含量為3 phr，CaCl2含量為6 phr時可以制備熔點較低、力學(xué)性能和流變性能較好的復(fù)合材料。
　　綜合得知，流變學(xué)方法可