MC尼龙/TPU原位复合材料的结构与性能研究

论文摘要

本文利用己内酰胺的低粘度性和强极性,将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/聚醚多元醇(PEG)分别溶解在己内酰胺熔体中,然后引发己内酰胺阴离子开环聚合,成功制备了MCPA6/TPU和MCPA6/PEG原位共混物。此外,通过双螺杆挤出及后续注塑成型,制备了PA6/TPU的熔融共混物进行对比。利用FTIR、SEM、DMA、DSC、WAXD和PLM等手段对以上共混物的化学结构和聚集态结构进行了表征并研究。首先我们探讨了酯基以及氨基甲酸酯基团在己内酰胺阴离子聚合体系中发生的副反应,并用FTIR表征了产物的化学结构,结果表明两者都能够产生活化中心,并引发己内酰胺阴离子开环聚合生成共聚物。SEM结果证实了共聚物对MCPA6/TPU共混体系相容性的贡献。通过与双螺杆挤出共混法制备的PA6/TPU熔融共混物对比,发现不同的制备方式对共混物的微观相形态差别很大,原位共混物中分散相的分布明显小且均匀。且在相同分散相含量下,原位共混物的冲击强度和断裂生产率提高显著。同时,我们制备出不同聚合温度和催化剂用量以及不同分散相含量下的MCPA6/PAUR复合材料,并从机械性能、微观相形貌、结晶性能以及晶型结构方面进行了深入的表征和对比。通过对比MCPA6/PEG与MCPA6/TPEU共混物,发现TPEU中硬段对基体MCPA6增韧起到主要作用,SEM表征结果显示TPEU分散相在基体中基本上看到,而PEG分散相的相筹尺寸较大且与基体间的界面明显,DSC结果也与增容体系相一致。最后针对本研究体系中少量PAUR的加入就能够显著提高基体MCPA6的冲击强度和断裂伸长率,结合实验现象我们提出了新的增韧机理,对此结果给出了合理的解释。并对不同伸长率下MCPA6/PAUR复合材料进行表征研究,WAXD结果显示随着伸长率的增加,基体MCPA6的氢键密度逐渐减小,而结晶度不断增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 MC 尼龙的概念
• 1.2 尼龙6 增韧改性及增韧机理研究进展
• 1.3 MCPA6 增韧改性研究进展
• 1.4 热塑性聚氨酯弹性体（TPU）概况
• 1.5 本论文的研究目的和内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 试验原料及仪器设备
• 2.2 试样制备
• 2.3 试样的测试与表征
• 第三章 聚氨酯的软硬段分别对MCPA6 结构和性能的影响
• 3.1 聚合物共混物的相容性
• 3.2 原位聚合/原位增容过程
• 3.3 TPU/MCPA6 原位合金的原位增容过程研究
• 3.4 MCPA6/PAUR 复合材料中基体 MCAP6 的分子量测试分析
• 3.5 TPU 的硬段对MCPA6/TPU 复合材料结构和性能的影响
• 本章小结
• 第四章 MCPA6/TPU复合材料的力学性能
• 4.1 前言
• 4.2 聚合温度对MCPA6/PAUR复合材料结构和性能的影响
• 4.3 PAUR 含量对 MCPA6/PAUR 复合材料结构和性能的影响
• 4.4 催化剂用量对MCPA6/PAUR复合材料结构和性能的影响
• 4.5 不同共混方法对的 PA6 和TPU 的共混物结构性能的影响
• 第五章 MCPA6/PAUR 复合材料增韧机理的研究
• 5.1 MCPA6/PAUR 复合材料断面分析
• 5.2 聚氨酯弹性体与MC 尼龙6 相容性的理论计算
• 5.3 MCPA6/PAUR 复合材料增韧机理的提出
• 5.4 MCPA6/PAUR 复合材料定量拉伸后结构变化的研究
• 第六章 结论