絡合改性PA6復合體系的結(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等表征手段對絡合劑（CaCl2和LiCl）改性PA6的結(jié)晶行為進行了研究，但對CaCl2和LiCl使PA6結(jié)晶受限的機理知之甚少。并且當PA6結(jié)晶受限嚴重時，結(jié)晶熱流較小，導致DSC測試誤差較大。所以本文采用流變學方法研究了不同絡合劑（CaCl2和LiCl）改性PA6的結(jié)晶行為和結(jié)晶受限的機理。并且進一步研究了尼龍6/彈性體/氯化鈣復合材料和尼龍6/環(huán)氧樹脂/氯化鈣復合材料的結(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和流變學等表征方法對其結(jié)晶行為及受限機理進行了研究，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)生了絡合反應，破壞了使PA6易結(jié)晶的氫鍵。另一方面是因為CaCl2和LiCl與PA6絡合后形成的纏結(jié)度更高更穩(wěn)定絡合物，導致鏈段運動的流動阻力增大，松弛困難，在PA6結(jié)晶時排入晶格困難，結(jié)晶受到限制。比較不同絡合劑（CaCl2和LiCl）改性PA6后復合材料的力學性能發(fā)現(xiàn)，LiCl比CaCl2使PA6結(jié)晶受限更嚴重，力學性能提高更顯著。
　　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??POE-g-MAH?=10～15 phr時，可得到?jīng)_擊強度較好，而拉伸強度下降較少的 PA6/CaCl2/POE-g-MAH復合材料。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的絡合反應破壞了PA6中的極性酰胺基團，釋放出

5、游離的N-H，從而使得絡合后的PA6極性降低，與POE-g-MAH界面張力減弱，復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、酰胺基的擴鏈反應會限制 PA6的結(jié)晶，使得復合材料的熔點降低，結(jié)晶不完善程度增大，而當 PA6結(jié)晶受限嚴重時， DSC已不能表征PA6/CaCl2/E51復合材料的結(jié)晶熔融行為。在線性粘彈區(qū)，復合材料損耗模量（G’’）呈先增大后減小的趨勢，當φ(E51)=3 phr時達到極值。另外，本文研究了當φ(E51)=3 phr時，CaCl2含量對PA6/E51/CaCl2復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

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