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《中北大学》 2008年
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尼龙11/EVOH阻隔性材料的制备、结构及性能研究

丁正亚  
【摘要】: 尼龙11(PA11)树脂主要应用于汽车输油管道和煤气工程等方面,随着环保要求的日趋提高,单一的PA11树脂的阻隔性能已不能完全达到行业标准。为了提高其阻隔性能,本课题采用目前阻隔性能最好的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)与PA 11通过熔融共混法制备出了PA11/EVOH阻隔材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、毛细管流变仪、X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)等对PA11/EVOH阻隔材料的力学性能、阻隔性能、凝胶含量、形态结构、流变性能和结晶性能等方面进行了研究。 力学性能和阻隔性能研究结果表明,当阻隔材料的配比为PA11/EVOH/DCP=80/20/1.5时,材料的吸油值达到最小值为0.244%(二甲苯),冲击性能达到最大值5.31KJ/m2,此时的拉伸强度为53.5MPa。与纯PA11相比,共混材料的阻隔性能、冲击强度和拉伸强度分别提高了5倍、18%和17.4%。SEM照片表明,此时EVOH以交叠的不连续性片层状结构分散于PA11基体树脂中,这对阻隔性能的提高起到了关键作用。 凝胶含量研究结果表明PA11/EVOH阻隔材料的凝胶含量随着DCP含量的增加先升高后降低,在DCP含量为1.5%时达到最大值;同时,EVOH/DCP体系低凝胶含量表明EVOH发生自交联的几率较小,主要是PA11和EVOH之间发生共交联反应。结合FT-IR分析,提出了DCP存在下,PA11和EVOH发生共交联的机理。 考察了DCP含量对PA11/EVOH阻隔材料流变行为的影响。研究结果表明PA11/EVOH阻隔材料为假塑性流体,表现出切力变稀的现象。与未添加DCP的相比,加入DCP后体系的非牛顿指数n值变小,说明加入DCP后体系对剪切速率的敏感性降低;在给定剪切应力和剪切速率下,体系的表观粘度随着DCP含量的增加先升高后降低,在DCP含量为1.5%时达到最大值,这与凝胶含量的测试结果是一致的;体系的粘流活化能随着DCP含量的增加整体上呈现下降趋势,对温度的敏感性下降。 采用DSC研究了PA11/EVOH/DCP共混物的结晶动力学。等温结晶动力学研究结果表明:Avrami方程很好的描述了PA11/EVOH/DCP共混物的等温结晶行为。EVOH和DCP的加入产生的交联部分起到了异相成核的作用,提高了PA11的结晶速率;DCP的加入改变了PA11/EVOH阻隔材料的晶体生长方式和成核机理。根据Hoffman-Weeks理论计算,PA11/EVOH/DCP共混物的平衡熔点比PA11的低,说明EVOH和DCP的加入降低了PA11的结晶完善程度。 非等温结晶研究结果表明:Ozawa理论不适用描述PA11/EVOH/DCP共混物的非等温结晶过程,而修正的Avrami方程和Mo法能很好的处理此过程。EVOH和DCP的加入阻碍了晶体的生长,降低了结晶生长速率,同时也改变了PA11的成核和晶体生长规律。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ323.6

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