尼龍6及其納米復(fù)合材料的熱氧穩(wěn)定性研究.pdf

1、尼龍6(PA6)是一種重要的工程塑料，具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐油性、耐磨損性和加工性能，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。然而PA6受熱、氧、水、剪切力等因素影響，易在熔融加工和應(yīng)用過程中發(fā)生降解，造成相對分子質(zhì)量降低、力學(xué)性能下降和顏色變化等，不但極大縮短了材料的使用壽命，且造成了大量的環(huán)境垃圾。因此PA6的穩(wěn)定化研究對其應(yīng)用開發(fā)具有重要意義。
　　本論文從尼龍6及其納米復(fù)合材料的熱氧穩(wěn)定性出發(fā)，制備一種新型穩(wěn)定劑以提高PA6熱氧穩(wěn)定性;選取不同

2、結(jié)構(gòu)的無機(jī)納米材料，研究納米材料及其表面改性對PA6熱氧降解和熱氧老化穩(wěn)定性的影響。主要工作和研究結(jié)果如下:
　　通過酰氯化反應(yīng)和酰胺化反應(yīng)制備了一種受阻酚抗氧基團(tuán)/受阻胺光穩(wěn)定劑分子內(nèi)復(fù)合的新型穩(wěn)定劑(AG-HDM)。通過質(zhì)譜、核磁、紅外等表征方法證實了該穩(wěn)定劑的結(jié)構(gòu)。氮氣和空氣中的熱失重分析(TGA)結(jié)果表明，AG-HDM能有效延緩PA6的熱和熱氧降解，提高穩(wěn)定性。材料置于烘箱150℃老化后，測定其比濃粘度、拉伸性能和化學(xué)結(jié)構(gòu)

3、，結(jié)果表明AG-HDM能有效提高PA6的熱氧穩(wěn)定性，使PA6具有較高的比濃粘數(shù)和拉伸強度保持率，且端羧基/端氨基比值較低。AG-HDM在加工和老化過程中產(chǎn)生的水較少，且具有較高的分子量，與PA6相似的分子結(jié)構(gòu)也令它與PA6基體有良好的相容性，這可能是AG-HDM對PA6產(chǎn)生有效穩(wěn)定作用的原因。
　　選取納米二氧化硅(SiO2)為零維無機(jī)納米材料代表。通過硅烷偶聯(lián)劑在納米SiO2表面接枝受阻酚抗氧劑分子，由TGA結(jié)果計算得到SiO2

4、-APTES-AG表面接枝的受阻酚基團(tuán)的含量為12.34 wt％。表面改性后，納米SiO2能穩(wěn)定懸浮于甲酸，并良好分散在PA6基體中。通過TGA和加速熱氧老化發(fā)現(xiàn)，未改性的納米SiO2對PA6熱氧降解和老化的幾乎沒有影響，SiO2-APTES-AG則能明顯提高PA6的熱氧穩(wěn)定性。通過PA6/SiO2-APTES-AG和PA6/AG老化后的性能對比可知，小分子量的受阻酚抗氧劑固載到納米SiO2后，物理損失減少，對PA6有更長久有效的熱氧穩(wěn)

5、定作用。
　　選取凹凸棒石(ATP)為一維無機(jī)納米材料代表。在ATP表面成功接枝聚酰胺-胺（PAMAM）后，其與PA6基體之間存在較強的界面作用，在PA6基體中均勻分散，團(tuán)聚現(xiàn)象減輕。X射線衍射分析（XRD）發(fā)現(xiàn)PAMAM分子大部分吸附在凹凸棒石的表面，并未改變凹凸棒石的晶體結(jié)構(gòu);而表面改性的ATP會使PA6的部分α晶型轉(zhuǎn)變?yōu)棣镁?。通過TGA和加速熱氧老化發(fā)現(xiàn)，PA6/2ATP-untreated的熱氧降解和老化行為與純PA6相

6、差不大;但表面接枝PAMAM的凹凸棒石與PA6基體間有強界面作用，在PA6基體中良好分散，表面的氨基在PA6熱氧老化中也能起到一定的穩(wěn)定作用。因此，PA6/2ATP-PAMAM具有較高熱氧老化穩(wěn)定性。
　　選取蒙脫土(MMT)為二維無機(jī)納米材料代表。采用固相插層技術(shù)制備的環(huán)氧樹脂改性蒙脫土熔融制備PA6/EP-MMT納米復(fù)合材料。XRD和透射電子顯微鏡(TEM)結(jié)果表明2wt％ EP-MMT在PA6基體中的分散達(dá)到剝離程度，而4