臭氧氧化苯乙烯类弹性体的结构与性能及其对PA6增韧改性的研究

臭氧氧化苯乙烯类弹性体的结构与性能及其对PA6增韧改性的研究

论文摘要

本论文研究了臭氧氧化对苯乙烯类弹性体(SBS、SEBS和SEEPS)的结构与性能的影响;在此基础上探讨了臭氧氧化导致苯乙烯类弹性体发生黄变的原因,对黄变的机理进行了分析;选用两种不同结构的SEBS进行臭氧氧化,然后对PA6进行增韧改性研究,成功地制得了高韧性的PA6共混材料。研究结果表明:(1)苯乙烯类弹性体(SBC)经臭氧氧化后,分子链中引入了含氧基团,以羰基产物为主。SBC经臭氧氧化后,发生氧化降解,平均分子量降低,分子量分布变宽。SBC经臭氧氧化后,表面能增大,极性提高。SBC的定伸强度随着臭氧氧化时间的增加而逐渐减小。虽然同样为线型分子结构,与SEEPS4044、SEBS503相比,SBS791更容易被臭氧氧化。与星型结构的SEBS602相比,线型结构的SEBS503更容易被臭氧氧化。(2)随着臭氧处理时间的延长,SBC弹性体的黄色指数逐渐增大。随着热处理温度的升高,SBC与臭氧氧化SBC的黄色指数都逐渐增大。与SBC相比,臭氧氧化SBC的黄色指数随温度升高的增幅较大,说明其更容易发生黄变。羰基的含量及SBC的结构对黄变有较大的影响,SBC类弹性体臭氧氧化形成的苯乙酮结构的末端基发色团产物、苯乙烯衍生物、α,β-不饱和羰基产物是导致发黄的主要原因。(3)臭氧氧化SEBS与PA6的界面相互作用增强,臭氧氧化SEBS在PA6基体中分散均匀,分散相粒径减小。与PA6/O3-SEBS602相比,PA6/O3-SEBS503体系中分散相的粒子较小。(4)随着O3-SEBS含量的增加,PA6/O3-SEBS体系发生了脆韧转变。与PA6/SEBS503(80/20)体系相比,当SEBS503臭氧处理时间达到90分钟时,PA6/O3-SEBS503(80/20)体系的冲击强度由21.47kJ/m2增至68.66 kJ/m2。PA6/SEBS共混体系的屈服强度均低于PA6,随着O3-SEBS含量的增加,PA6/O3-SEBS体系的拉伸屈服强度逐渐下降,断裂伸长率逐渐上升。随SEBS臭氧处理时间的增加,PA6/SEBS共混体系的屈服强度变化不大,断裂伸长率逐渐增加。(5)PA6/SEBS体系为假塑性流体,其粘度随剪切速率的增加而减少。与PA6/SEBS相比,经过臭氧处理以后,PA6/O3-SEBS体系的粘度上升,剪切应力增大。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 1.1 苯乙烯类热塑性弹性体的结构、性能及应用
  • 1.1.1 SBC结构与性能特点
  • 1.1.2 SBC的应用
  • 1.2 改善聚合物极性的研究现状
  • 1.2.1 化学改性方法
  • 1.2.2 物理改性方法
  • 1.3 臭氧技术
  • 1.3.1 臭氧氧化反应机理
  • 1.3.2 臭氧化反应的影响因素
  • 1.3.3 臭氧化法改性高分子材料的研究现状
  • 1.4 黄变
  • 1.5 本课题组前期的研究工作
  • 1.6 本论文的构思及目的
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 原材料
  • 2.2 实验设备
  • 2.3 试样制备
  • 2.3.1 苯乙烯类弹性体的臭氧化处理
  • 2.3.2 混炼和模压
  • 2.3.3 苯乙烯类弹性体膜的制备
  • 2.3.4 材料热处理
  • 2.3.5 尼龙6/SEBS共混物制备
  • 2.4 性能测试与表征
  • 2.4.1 红外测试
  • 2.4.2 接触角测试
  • 2.4.3 凝胶含量测定
  • 2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)分析
  • 2.4.5 凝胶渗透色谱法(GPC)测试
  • 2.4.6 力学性能测试
  • 2.4.7 DMA分析
  • 2.4.8 流动曲线测定
  • 2.4.9 黄色指数分析
  • 2.4.10 光电子能谱分析
  • 第三章 结果与讨论
  • 3.1 臭氧氧化对苯乙烯类弹性体结构与性能的影响
  • 3.1.1 FTIR分析
  • 3.1.2 XPS分析
  • 3.1.3 不同结构SEBS的臭氧氧化
  • 3.1.4 GPC和凝胶含量测定
  • 3.1.5 臭氧氧化对SBC表面极性的影响
  • 3.1.6 臭氧氧化对SBC颜色的影响
  • 3.1.7 臭氧氧化对SBC力学性能的影响
  • 3.1.8 小结
  • 3.2 PA6/臭氧氧化SEBS共混体系的结构与性能
  • 3.2.1 SEM分析
  • 3.2.2 DMA分析
  • 3.2.3 PA6/SEBS共混体系的力学性能
  • 3.2.4 PA6/SEBS共混体系的流变行为
  • 3.2.5 小结
  • 第四章 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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