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《浙江工业大学》 2007年
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HDPE/PA6多元复合材料的制备、结构及性能研究

项赛飞  
【摘要】: 本课题利用熔融法研究了HDPE/PA6/接枝物,HDPE/PA6/蒙脱土,HDPE/PA6/蒙脱土/接枝物不同的复合体系,探讨了不同含量的PA6,蒙脱土以及接枝物对复合材料的力学性能、摩擦性能、阻隔性能及加工性能的影响。研究了不同链长的烷基季铵盐对蒙脱土的插层作用以及不同插层剂对材料性能的影响,考察了接枝物的作用。 对于HDPE/PA6/接枝物复合材料,研究结果发现:随着PA6含量的增加,合金的拉伸强度不断增加,冲击强度呈现下降趋势。PA6的加入,复合材料的熔体流动速率增加,剪切粘度变小,改善了材料的加工性能,降低了复合材料对二甲苯的吸收率,并表现出较好的减摩性。 马来酸酐和苯乙烯共接枝与马来酸酐直接接枝高密度聚乙烯(HDPE),得到了高接枝率的HDPE-g-(MAH-co-St)和低接枝率的HDPE-g-MAH。分析了不同接枝率的接枝物对复合材料的力学、摩擦、阻隔性能的影响。实验结果表明HDPE-g-(MAH-co-St)作为相容剂的体系与HDPE-g-MAH增容的体系相比,力学性能增强,熔体粘度高,摩擦性能更佳,同时表现出很好的阻隔性能。 熔融插层法制备了HDPE/PA6/OMMT纳米复合材料,通过XRD、TEM、SEM和DSC研究了纳米复合材料的结构及结晶性能,并测试了其力学、阻隔、摩擦等性能。考察了不同含量接枝物对材料的力学、阻隔、摩擦等性能的影响。XRD、TEM和SEM测试表明,通过熔融插层法聚合物大分子链已经插层进入蒙脱土片层之间,形成了插层型纳米复合材料。分析发现当蒙脱土含量在3phr时,以完全剥离的形态分散在分散相PA6中;当蒙脱土含量增加至7phr时,使得两相的结构发生了逆转,多组分的HDPE成为分散相,而PA6成为连续相。当蒙脱土含量为3phr时表现出最佳的机械性能。蒙脱土含量为1phr时,复合材料表现出良好的减摩耐磨性能。当蒙脱土添加量为1-3phr表现出优异的耐有机溶剂性能。 XRD和TEM测试表明接枝物的加入阻碍了蒙脱土在PA6相中的剥离,呈现部分插层,部分剥离,部分堆叠结构。接枝物添加量在6phr时复合材料的机械性能最佳。蒙脱土和接枝物对提高复合材料的减摩耐磨性有协同作用。当蒙脱土含量为3phr,接枝物含量为9phr时,复合材料的磨损量和摩擦系数分别为未加接枝物时的57.1%和62.5%。 不同链长的插层剂处理蒙脱土,考察了不同插层剂对复合材料性能的影响,同时研究了添加接枝物后对材料性能的影响以及作用机理。XRD测试表明用十六烷基三甲基溴化铵插层蒙脱土的层间距比使用十八烷基三甲基溴化铵插层的层间距大。在复合材料中,加入C16-MMT的剥离效果要优于加入C18-MMT。而加入接枝物后,其剥离或插层效果反而减弱。实验结果显示添加C16-MMT的复合材料的力学性能优于添加C18-MMT,而继续添加接枝物后拉伸强度、冲击强度和弯曲强度都得到提高。此外发现添加C16-MMT和C18-MMT的复合材料的吸水率提高,而添加C16-MMT的吸水率要高于添加C18-MMT的。加入接枝物后吸水率降低。添加C16-MMT的复合材料的二甲苯渗透率最低。通过摩擦磨损实验发现C16-MMT和C18-MMT与接枝物对材料的摩擦磨损性能的改善有协同作用。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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