热塑性聚氨酯弹性体/尼龙6共混相容性研究

论文摘要

运用聚合物共混改性技术来制备具有新颖结构特征和综合性能优良的塑料合金已经成为了国内外研究的主流趋势。本文以热塑性聚氨酯弹性体（TPU）为基材添加尼龙6（PA6）制备TPU/PA6共混合金,该共混合金保留TPU弹性体的特性外,同时具有优良的拉伸性能,本研究还通过添加导电炭黑的方法使合金具备了抗静电性能,降低了成本,拓展了TPU的用途。在聚合物共混改性技术研究中,聚合物间的相容性是研究的重点问题之一。相容性反映了共混改性后塑料合金的性能,因此,取得优良共混改性聚合物合金的关键是解决聚合物之间的相容性问题。本文抓住制备综合性能优异的TPU/PA6共混合金材料的关键问题,研究制定了提高共混改性TPU/PA6合金相容性的研究路线。根据聚合物改性工艺,本文分析了聚合物之间相容性的基本原理,引入改进的Huggins-Flory理论模型,寻找影响TPU/PA6合金相容性的各种因素,综合比较了不同聚合物相容性判断方法与增容方法,选择添加接枝共聚型的相容剂及配比,作为提高共混物相容性的主要方法,首先通过调配不同的引发剂和改善合成工艺,得到接枝率较高的EVA-g-MAH接枝聚合物,通过添加自主合成的EVA-g-MAH相容剂用于TPU/PA6共混实验,为改善TPU/PA6合金的相容性奠定了前期基础。论文综合比较了添加相容剂及其添加量对共混合金性能的影响,确定了共混实验方案,首先对多组配方进行试验,通过实验获得相关数据,对数据结果分析和总结,最终确定制备TPU/PA6材料合金较佳的相容剂及其配比,进行共混实验。对实验结果样本检测结果证明了论文制备的TPU/PA6材料合金综合性能优异。运用实验类比的方法对比自主合成的相容剂EVA-g-MAH相容剂与市面上所售相容剂HDPE-g-MAH、POE-g-MAH、PP-g-MAH的增容效果,对共混物和金的力学性能、形态结构以及结晶性能检测结果表明,自主合成的相容剂具有较佳的增容作用。从结果分析了相容剂对TPU和PA6之间相容性的影响规律,探索获得优良的合金性能的最佳方案,也为制备综合性能优良的TPU/PA6抗静电合金材料提供了理论依据和应用基础,研究还通过添加了5%的导电炭黑提高了共混合金的抗静电性能,使得该课题具有工业应用价值和现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 物理量名称及符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景和研究意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 热塑性聚氨酯弹性体（TPU）概述
• 1.2.1 TPU共混合金的研究进展
• 1.2.1.1 TPU/聚酰胺PA共混合金
• 1.2.1.2 TPU/PVC共混合金
• 1.2.1.3 TPU/POM共混合金
• 1.2.1.4 TPU/通用塑料的共混合金
• 1.2.1.5 TPU与聚碳酸酯（PC）的共混合金
• 1.2.1.6 TPU与橡胶类共混合金
• 1.2.1.7 无机填料对TPU的改性
• 1.2.2 热塑性聚氨酯（TPU）的发展趋势
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 1.4 本论文要求的技术指标和拟达到的技术指标
• 1.5 本论文研究及实验方案的可行性论证
• 1.6 本章小结
• 第二章 聚合物改性工艺及相容性的基本理论
• 2.1 聚合物改性工艺综述
• 2.1.1 聚合物的化学改性工艺
• 2.1.2 聚合物的共混改性
• 2.1.3 聚合物填充改性和纤维增强复合改性
• 2.1.4 表面改性
• 2.2 共混聚合物相容性基本原理
• 2.2.1 聚合物之间的相容性条件
• 2.2.2 聚合物共混物的相容性理论
• 2.2.2.1 聚合物相容性的热力学理论
• 2.2.2.2 聚合物之间相容性的判据
• 2.2.3 聚合物共混体系的相分离机理
• 2.2.4 聚合物之间相容性的表征方法
• 2.3 共混改TPU/PA6合金的技术关键及增容措施
• 2.3.1 共混改性TPU/PA6合金的技术关键
• 2.3.2 聚合物共混体系增容措施
• 2.4 导电和抗静电塑料制品的导电和抗静电原理
• 2.5 本章小结
• 第三章 共混改性TPU/PA6合金的配方设计及相容剂的合成工艺
• 3.1 配方设计目标
• 3.2 配方设计方案
• 3.3 相容剂EVA-g-MAH的合成工艺
• 3.4 TPU/PA6共混合金的制备工艺
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验研究
• 4.1 实验设备
• 4.2 实验原材料和配方
• 4.2.1 实验原材料
• 4.2.2 实验配方
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 相容剂EVA-g-MAH接枝共聚合成
• 4.3.2 红外光谱法（IR）测试
• 4.3.3 EVA-g-MAH接枝率的测定
• 4.3.4 TPU和PA6的熔融共混
• 4.3.5 TPU/PA6共混合金力学性能测试
• 4.3.6 差式扫描量热法（DSC）测试
• 4.3.7 扫描显微镜（SEM）测试
• 4.3.8 抗静电TPU/PA6共混合金的制备
• 4.3.8.1 TPU/PA6共混合金体积电阻率的测定
• 4.3.8.2 抗静电TPU/PA6合金力学性能的测定
• 4.4 实验结果与分析
• 4.4.1 EVA-g-MAH接枝率的测定与分析
• 4.4.2 自制相容剂EVA-g-MAH对TPU/PA6共混合金性能的影响
• 4.4.3 HDPE-g-MAH对TPU/PA6共混合金性能的影响
• 4.4.4 POE-g-MAH对TPU/PA6共混合金性能的影响
• 4.4.5 丁腈胶对TPU/PA6共混合金性能的影响
• 4.4.6 PP-g-MAH对TPU/PA6共混合金性能的影响
• 4.4.7 不同相容剂对TPU/PA6共混合金性能影响的比较
• 4.4.8 TPU/PA6共混合金的抗静电能力的分析以及力学性能的分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件