PSU、PES/PA6原位共混体系及其摩擦磨损性能研究

论文摘要

聚合物共混不仅是聚合物改性的重要手段,更是开发高性能高分子材料的重要途径。原位聚合法方法简单,实施工艺多样化,是制备聚合物共混物的一种较为理想的方法。本文在我们专利的基础上,采用阴离子聚合法分别制备了聚砜(Polysulfone,PSU)、聚醚砜(Poly(ether sulfone),PES)/尼龙6(PA6)原位共混材料。采用广角X射线衍射(WAXD)和差示扫描量热法(DSC)对原位共混材料的结构进行表征,并利用热失重分析仪(TGA)、表面接触角仪、万能试验机等研究了共混材料的热性能、吸水性和力学性能,并通过磨损试验机和扫描电镜(SEM)对共混材料在干摩擦和水润滑下的摩擦磨损性能和机理进行了研究和探讨,得出主要结论如下:1、WAXD研究表明,PSU/PA6和PES/PA6原位共混材料都是以α晶型为主;与纯PA6相比,共混材料晶面间距和结晶度有所变化,但PSU/PA6和PES/PA6共混材料变化趋势不同:前者晶面间距变大结晶度减小,而后者晶面间距减小结晶度增大;但DSC测试表明两类共混材料的熔点均降低,结晶完善程度下降。2、高温油处理后纯PA6的结晶度和结晶完善程度增加;而PSU/PA6共混材料晶体结构没有发生明显变化。3、TGA研究表明,共混材料的耐热性得到提高;同时表面接触角测试表明,共混材料的亲水性得到改善。力学测试表明,PSU、PES/PA6共混材料的拉伸强度和拉伸模量都有不同程度增加,韧性有所下降,而硬度与纯PA6相比变化不大。4、在干摩擦下,PA6及其共混材料的的稳态摩擦系数相差不大。在pv值较低时,共混材料的耐磨性大于纯PA6。磨损机理为两者都发生了氧化磨损,但纯PA6以粘着磨损为主,而共混材料以磨粒磨损为主。在高pv值下,则纯PA6的耐磨性优于共混材料。纯PA6以粘着磨损和疲劳磨损为主,共混材料以磨粒磨损和疲劳磨损为主。在干摩擦下,PA6和PSU/PA6共混材料的晶型没有发生改变,但晶面间距略有增大。5、在水润滑摩擦下,PA6及其共混材料的摩擦系数大大降低;但磨损加剧。与纯PA6相比,共混材料摩擦磨损性能得到了提高。两者的磨损机理不同,纯PA6以塑性变形导致的粘着转移为主,而共混材料以磨粒磨损为主。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 聚合物共混改性
• 1.1.1 聚合物共混体系的相容性
• 1.1.2 聚合物共混改性的实现方法
• 1.1.3 原位聚合法
• 1.2 尼龙6 及其原位共混改性研究
• 1.3 尼龙6 及其共混材料摩擦磨损性能研究
• 1.3.1 聚合物及其共混材料摩擦磨损研究
• 1.3.2 尼龙6 及其共混材料摩擦磨损研究
• 1.4 国内外PSU/PA6 和PES/PA6 共混体系研究现状
• 1.4.1 聚砜（PSU）/PA6 共混体系的研究
• 1.4.2 聚醚砜（PES）/PA6 共混体系的研究
• 1.5 本论文的主要研究工作
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料及其设备
• 2.2 PA6 及其原位共混材料的制备
• 2.2.1 PA6 的制备
• 2.2.2 PES、PSU/PA6 原位共混材料的制备
• 2.3 结构和性能表征的仪器与方法
• 2.3.1 单体转化率的测试
• 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 2.3.3 差示扫描量热法（DSC）分析
• 2.3.4 广角X 射线衍射（WAXD）分析
• 2.3.5 热重（TGA）分析
• 2.3.6 力学性能测试
• 2.3.6.1 拉伸性能
• 2.3.6.2 悬臂梁缺口冲击性能
• 2.3.6.3 洛氏硬度
• 2.3.7 表面接触角测试
• 2.3.8 吸水性测试
• 2.3.9 摩擦磨损性能测试
• 参考文献
• 第三章 PSU、PES/PA6 原位共混材料的表征
• 3.1 前言
• 3.2 PA6 及其原位共混材料的晶体结构研究
• 3.2.1 PSU/PA6 原位共混材料晶型结构和结晶度研究
• 3.2.2 PES/PA6 原位共混材料晶型结构和结晶度研究
• 3.3 热处理对 PA6 及其共混材料晶体结构影响
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 PA6 及其共混材料性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 PSU、PES/PA6 共混材料的耐热性能
• 4.2.1 PSU/PA6 原位共混材料热失重行为
• 4.2.2 PES/PA6 原位共混材料热失重行为
• 4.3 PSU、PES/PA6 原位共混材料吸水性
• 4.3.1 接触角法研究PSU、PES/PA6 原位共混材料亲水性
• 4.3.2 PSU、PES/PA6 原位共混材料吸水率
• 4.4 PSU、PES/PA6 原位共混材料力学性能
• 4.4.1 PSU、PES/PA6 原位共混材料拉伸性能
• 4.4.1.1 H-PSU/PA6 原位共混材料拉伸性能
• 4.4.1.2 L-PSU/PA6 原位共混材料拉伸性能
• 4.4.1.3 PES/PA6 原位共混材料拉伸性能
• 4.4.1.4 不同种类聚砜/PA6 原位共混材料拉伸性能
• 4.4.2 PSU、PES/PA6 原位共混材料缺口冲击性能
• 4.4.3 PSU、PES/PA6 原位共混材料硬度
• 4.5 小结
• 参考文献
• 第五章 PA6 及 PSU、PES/PA6 共混物的摩擦磨损性能
• 5.1 PA6 及PSU、PES/ PA 6 共混物干摩擦磨损性能的研究
• 5.1.1 PA 6 及PSU、PES/PA 6 共混物干摩擦性能及机理
• 5.1.2 干摩擦下 PA6 及 PSU、PES/PA6 共混物磨损性能及机理
• 5.1.2.1 不同聚砜含量对共混材料磨损性能及机理的影响
• 5.1.2.2 高pv 值下 PA6 及其共混材料的磨损性能及机理
• 5.1.3 PA6 及其共混材料干摩擦对晶体结构的影响
• 5.2 PA6 及其共混物水润滑下摩擦磨损性能的研究
• 5.3 小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 附录
• 致谢