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《武汉理工大学》 2007年
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PA6/PE/高岭土复合材料的制备及其界面特征的研究

唐华伟  
【摘要】: 目前,国内外关于尼龙6(PA6)改性的研究中,关于PA6/聚乙烯(PE)/无机非金属矿三元复合材料的研究还比较少。论文研究了PE和无机矿粉共同改性尼龙6的效果,考察高岭土、PE对尼龙6的增韧增强协同作用,对改善尼龙6的性能、降低工程塑料成本具有重要的意义,同时也为开拓非金属矿在聚合物中的应用提供研究基础。 试验研究用硅烷WD-70和钛酸酯NDZ-201两种偶联剂对高岭土表面改性,采用聚乙烯接枝马来酸酐(PE-MAH)作增容剂,通过低密度聚乙烯(LDPE)和改性高岭土微粉对尼龙6同时进行共混填充改性,制备PA6/LDPE/高岭土三元复合材料,并进行了力学性能、热学性能和吸水性能的研究,确定了制备三元复合材料较优的改性配方和工艺条件,取得了有意义的成果。 1.通过高岭土表面改性试验的预评价结果、不同改性粉的填充对比试验结果对比,结果表明:钛酸酯NDZ-201对高岭土粉体的改性作用较强,但与聚合物基体的结合效果不好;硅烷WD-70对高岭土粉体的改性效果较钛酸酯稍差,但与聚合物作用的综合结果比钛酸酯好。 2.在复合材料一步法制备中,PE-MAH对高岭土/PE/PA6共混体系有很好的增容作用,共混体系的分散相尺寸小,力学性能好。当PA6/LDPE/硅烷改性高岭土/PE-MAH的配比为100份/7份/15份/7份时,制得复合材料的性能与纯尼龙6相比,冲击强度提高6.7%,弯曲强度提高21.1%,弹性模量提高36.3%,吸水率降低了32.5%,抗拉强度降低18.2%,洛氏硬度降低了9.4%,制备出了性能较好的PA6/LDPE/高岭土三元复合材料。 3.在PA6/LDPE/高岭土三元复合材料的两步法制备中,由于高岭土的大量加入,存在颗粒聚团现象,使制得的复合材料的力学性能和热学性能都有所降低。当PA6/LDPE/硅烷改性高岭土/PE-MAH的配比为100份/20份/30份/10份时,制得复合材料的力学性能与纯尼龙6相比,缺口冲击强度降低了4.56%,弯曲弹性模量降低4.58%,抗拉强度降低了36.42%,洛氏硬度降低了28.37%,弯曲强度提高了7.77%,吸水率降低了47.0%,而且熔体流动速率降低了很多,复合材料的性能有一定的降低。 4.通过对复合材料拉伸断面SEM照片的分析表明,钛酸酯NDZ-201改性的高岭土没有硅烷改性的高岭土与尼龙6基体的结合好;高岭土填充量过多时,分散相在基体中的分散性、与基体的粘结性都下降,从而造成性能的下降,与试验的测试结果具有一致性。 5.通过对复合材料的DSC分析可知,LDPE的加入对PA6/LDPE共混物起到了相当好的增韧效果;而改性高岭土的填充能够起到异相成核剂的作用,成核剂的添加可加快结晶速率,促进聚酰胺的成核和结晶,使球晶颗粒更细微化,能够提高PA6/LDPE/高岭土三元复合材料的拉伸强度、弯曲弹性模量和耐热性。 6.填料与聚合物界面的形成包括:聚合物与填料的接触浸润过程和化学键结合的固化过程。粘接面的完整性直接影响复合材料的性能,而完整粘接面的形成与填料的几何形态和表面化学反应活性、聚合物的柔韧性和化学结构有关。 7.高岭土填充尼龙6具有以较高比例填充改性降低成本的优势,并可使尼龙6的刚性、耐磨性、耐热性、吸水性和化学稳定性等得以保持或有不同程度的提高。因此,PA6/LDPE/高岭土三元复合材料在某些领域中的应用,可避免使用纯尼龙6而导致其性能过剩,以减少原料成本,提高经济效益。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD985

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【引证文献】
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