论文摘要
本论文通过向聚对苯二甲酸乙二醇酯／聚酰胺6共混物中分别加入橡胶增韧剂和纳米二氧化硅，研究了该体系的增容改性。另外，本论文还研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯／聚酰胺6二元体系的结晶及熔融性能，为今后从结晶角度研究该体系的增容改性作基础。我们首先选择了一种乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元接枝共聚弹性体（E-AE-MA）作为改性剂对PET／PA-6体系进行增容增韧。当E-AE-MA的加入量超过3份时，体系的冲击强度最多可以提高2倍。SEM照片显示E-AE-MA使PA-6分散相的尺寸急剧增大，而且在PET与PA-6的相界面上发现了E-AE-MA粒子。当E-AE-MA的加入量达到5份时，相界面上的E-AE-MA粒子在PA-6相周围聚集成厚厚的一层。对不同加工顺序的PET／PA-6／E-AE-MA三元共混物的SEM观察证实E-AE-MA粒子分散在PET／PA-6相界面上，以及PA-6相区内。红外光谱显示E-AE-MA使PA-6分子链上的-CH2基团的吸收峰更靠近其在纯PA-6中的吸收峰，这证明E-AE-MA阻隔了PET对PA-6的作用。DSC结果也证实了E-AE-MA对PET和PA-6的阻隔作用。在DMA测试中，E-AE-MA使PET和PA-6的玻璃化转变峰向相反的方向偏移，这说明E-AE-MA对PET和PA-6有不同的作用。综合考虑观察到的相形态、红外光谱、DSC曲线、DMA的结果，我们认为三元体系内生成了一种核-壳结构，PA-6为硬核，E-AE-MA为软壳。这种核-壳结构可以被认为是PET基体中的一相，具有较大的尺寸。它可以阻止裂纹的扩展，吸收大部分冲击能量。这样我们可以做出结论，核-壳结构的形成，以及其具有的大尺寸，是E-AE-MA能够增韧PET／PA-6的主要原因。虽然用弹性体改性PET／PA-6体系可以获得较好的冲击韧性，但材料的刚性受到较大的损失。所以我们尝试应用一种亲水型纳米二氧化硅对PET／PA-6体系进行无机纳米粒子增容，以期获得高韧性、高刚度的复合材料。将不同含量的纳米SiO2加入PET／PA-6体系中，体系的拉伸模量、弯曲性能得到了一定的增强，但冲击强度并没有提高到理想的程度。从SEM照片中发现SiO2主要分散于PA-6相中，增大PA-6相的相区尺寸，诱导相转变的发生；而在PET相中没有发现SiO2。DMA结果显示只有PA-6分子链的α松弛被限制、玻璃化转变温度升高，PET的玻璃化转变没有受到明显的影响，这说明SiO2刚性粒子只分散于PA-6相中。DSC结晶结果证实PA-6和SiO2不是各自单独分散于PET中的。PA-6与SiO2相互结合，即SiO2选择性分散于PA-6中，使得SiO2对PET的结晶成核作用没有发挥出来。红外光谱的结果揭示，PA-6分子链上的N-H基团和C=0基团与SiO2表面的0-H基团形成了氢键，从而导致PA-6与SiO2有较强的结合力。这解释了为何SiO2会选择性分散于PA-6相中。以上实验结果都证明了SiO2选择性分散于PA-6相中，这是PET／PA-6体系在加入SiO2后形态、结构、性能变化的主要原因。最后，我们研究了PET／PA-6二元体系的微观形态及结晶熔融行为，以期从结晶方面找到提高力学性能的方法。从扫描电镜照片推测出PET／PA-6体系的相转变点在60／40和50／50之间，即PA-6的含量超过40wt％后，PA-6即成为连续相。非等温结晶研究结果显示PA-6使PET的结晶温度和起始结晶温度升高，PET使PA-6的结晶温度和起始结晶温度降低。等温结晶的结果显示，PA-6对PET的结晶起始阶段有促进作用；少量PA-6可以缩短PET的结晶时间，而过量的PA-6会限制PET晶体的生长，从而使其生长时间增加。而随着含量的增加，PET会逐渐减慢PA-6的结晶速度。运用Avrami方程进行定量分析后，我们发现，当PA-6的含量小于30wt％时，PET的Avrami指数随PA-6含量的增加而增大；但当PA-6的含量继续增加时，PET的Avrami指数逐渐降低。这说明PET／PA-6体系的形态对PET的结晶生长方式有很大的影响。而在所观察到的各种形态结构中，PET都会使PA-6结晶空间受限，结晶生长维数减小，结晶速度减慢。通过比较不同组分配比的PET／PA-6共混物中的PET和PA-6的熔融峰，我们发现PA-6的加入使PET的结晶完善程度降低，而PET也降低了PA-6晶体的完善程度，使其熔融温度降低。