POE多单体熔融接枝改性及其在PA6增韧增强改性中的应用研究

论文摘要

本文以甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）或甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）和苯乙烯（St）为接枝单体,采用多单体熔融接枝技术,在哈克（Haake）转矩流变仪中制备了乙烯-丁烯共聚物（POE）接枝物,利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和熔体流动速率测定仪考察各种因素（单体用量、过氧化二异丙苯（DCP）用量、反应温度、反应时间、转子转速）对接枝率和熔体流动速率的影响,结果表明,POE/GMA/DCP =50/2.5/0.1,反应温度160℃,反应时间8min,转子转速30r/min时, POE-g-GMA的接枝率为0.49% ;当St/GMA=1/1 （摩尔比）时,POE-g-（GMA-co-St）的接枝率为0.90% ,熔体流动速率为0.46g/10min。POE/HEMA/DCP=50/3.0/0.3,反应温度150℃,反应时间10min,转子转速60r/min时,POE-g-HEMA的接枝率为0.40%;当St/HEMA=1/1（摩尔比）时,POE-g-（HEMA-co-St）的接枝率为0.73%,熔体流动速率为0.35g/10min。在双螺杆挤出机中制备了尼龙6（PA6）/POE接枝物（不同种类、接枝率大小）共混物,对其力学性能、缺口冲击断面形貌、弹性体分散情况及粒径大小进行研究,结果表明,共混弹性体（POE/POE多单体接枝物）对PA6的增韧效果相对较好,同时能较好的维持体系的拉伸强度和弯曲强度。当PA6/POE-g-（GMA-co-St）/POE =80/14/6,PA6/POE-g-（HEMA-co-St）/POE=80/12/8时,其缺口冲击强度分别为23.0 kJ/cm2和20.2 kJ/cm2,均比单一POE或POE接枝物增韧PA6的效果好;其冲击断面粗糙且有一定层次感,两相界面更加模糊,POE分散更加均匀,粒径细化到1μm左右,且与基体形成部分互穿网络结构,呈典型的韧性断裂。通过差示扫描量热仪（DSC）分析增韧PA6共混物的熔融/结晶行为发现:弹性体有利于PA6成核,但不利于晶体生长。从结晶度大小来看,PA6> PA6/POE接枝物共混体系> PA6/POE共混体系>PA6 /POE接枝物/POE共混体系。在增韧PA6的基础上,双螺杆挤出机中制备了PA6/共混弹性体/短切玻璃纤维（SGF）复合材料,考察不同接枝物及SGF用量对其力学性能、耐热性（维卡软化温度）、流变行为和微观结构的影响,结果表明,SGF用量为聚合物总量的40份时,POE-g-（GMA-co-St）体系复合材料综合性能较好,常温缺口冲击强度为18.9kJ/cm2,拉伸强度为99.2MPa,弯曲强度为128.1MPa,维卡软化温度217℃;其熔体在245℃下的流动性较好,且剪切敏感性较强;其缺口冲击断面凹凸层次清晰,SGF在PA6中取向程度高、分散均匀,且与POE多单体接枝物反应生成沉积物,复合材料断面呈韧性断裂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 POE 的定义、结构、性能及典型商品介绍
• 1.1.1 POE 的定义
• 1.1.2 POE 的结构特性
• 1.1.3 POE 的性能特点
• 1.1.4 具有代表性的商业化POE 及其典型性能
• 1.2 POE 的多单体接枝改性
• 1.2.1 接枝单体的选择
• 1.2.2 接枝改性方法
• 1.2.3 接枝物的纯化及表征
• 1.3 PA6 的增韧增强改性
• 1.3.1 PA6 介绍
• 1.3.2 PA6 增韧改性
• 1.3.3 PA6 增强改性
• 1.3.4 PA6 增韧增强改性
• 1.4 本课题选题背景、目的和意义及研究内容
• 1.4.1 选题背景
• 1.4.2 论文研究目的及意义
• 1.4.3 本课题研究的内容
• 第二章 POE 的多单体熔融接枝改性
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要原料
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 实验路线、方法及配方和工艺条件
• 2.1.4 性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 POE-g-（GMA-g-St）的研究
• 2.2.2 POE-g-（HEMA-g-St）的研究
• 2.2.3 Haake 转矩流变仪对熔融接枝反应过程中的最佳反应加工时间的研究
• 2.2.4 多单体接枝反应机理的探讨与研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 PA6 的增韧改性
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要原料
• 3.1.2 仪器设备
• 3.1.3 实验路线、方法及配方
• 3.1.4 性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 不同接枝物对共混物力学性能的影响
• 3.2.2 不同接枝率的POE-g-（GMA-g-St）对共混物力学性能的影响
• 3.2.3 共混弹性体中不同接枝物种类及其含量对共混物力学性能的影响
• 3.2.4 共混物的缺口冲击断面形貌及弹性体分散情况分析
• 3.2.5 共混物的熔融/结晶行为研究
• 3.2.6 POE 接枝物增韧PA6 的反应增容机理
• 3.3 本章小结
• 第四章 PA6 的增韧增强改性
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要原料
• 4.1.2 仪器设备
• 4.1.3 实验路线、方法及配方
• 4.1.4 性能测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 不同接枝物及SGF 用量对复合材料力学性能的影响
• 4.2.2 不同接枝物及SGF 用量对复合材料耐热性（维卡软化温度）的影响
• 4.2.3 不同接枝物和温度及SGF 用量对复合材料流变性能的影响
• 4.2.4 共混物的缺口冲击断面形貌及SGF 分散情况分析
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录