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尼龙11增塑及共混体系的超韧化和超韧机理的研究

李齐方  
【摘要】:随着社会的进步,科技的发展,高分子材料正逐步向高性能化、功能化、工程化、结构化等方面发展。尼龙11虽已研制出近五十年,但相比起其它尼龙材料的应用研究而言,对尼龙11的系统研究还很不全面。国外对尼龙11的研究主要集中于七十年代以前,主要方向是研究尼龙11的基本晶体结构和结晶结构的基础理论。虽然国外在尼龙11复合材料的应用方面做了不少工作,但深入地和系统地对尼龙11的增塑超韧化及尼龙11合金的亚微相态和性能关系的研究几乎是空白。国内尼龙11的研究开发则刚刚起步,对它研究还未见报道。所以大力进行尼龙11增塑增韧合金的研究和开发以及增韧机理的探讨非常必要,将填补我国在尼龙11研究领域的空白。 本文分为三种体系首次对尼龙11超韧化及其合金的结晶性能、力学性能、流变性能做了全面的考察。 一、尼龙11/EXL-2691核—壳冲击改性剂/相容剂三元共混合金体系 本文首先对此体系的结晶性能及结晶动力学进行了系统的研究。实验结果显示,核—壳冲击改性剂具有成核剂的作用有助于结晶度的提高,而加入环氧树脂后尼龙11则表现出不同的结晶能力,环氧树脂用量为1%时结晶度最大,此后随着环氧树脂的加入,尼龙11结晶度随之降低,由此提出了MBS和环氧树脂影响结晶度的模型。在偏光显微镜下观察球晶的结果显示其晶体以微晶粒形式存在而非球晶形式存在。 等温结晶动力学的研究表明,未加相容剂的尼龙11/EXL—2691共混体系的结晶速度则比尼龙11的结晶速度快,而加入相容剂环氧树脂后,尼龙11/EXL—2691/E-poxy共混合金的结晶速度随着环氧树脂用量的增加而明显减小;温度降低,尼龙11共混体系的结晶速度大为提高;尼龙11/EXL—2691/Epoxy共混合金的结晶指数n随着环氧树脂用量的增加而略有增大,但其值在2~3之间变化,而纯尼龙11的结晶指数则大于3,表明纯尼龙11的结晶更向多维方向发展,结晶更加全面;结晶温度降低,尼龙11/EXL—2691/Epoxy共混体系的结晶指数n则减小。由此可以看出,降低结晶温度提高结晶速度,但晶体的完整性降低。 对尼龙11/EXL—2691/Epoxy共混合金的非等温结晶过程的研究表明,根据Ozawa的非等温动力学分析,尼龙11的结晶指数n随温度的降低而下降,与等温结晶条件下n随温度的变化有相同的规律,结晶速度函数随着温度的降低而下降,表明在结晶初期的结晶速度最大,随后逐渐降低。Ozawa方法对相容性体系的效果较好;Jeziorny方法研究结果表明,加入核—壳型冲击改性剂及相容剂后,结晶动力学能力G并没有明显的变化,此与实验事实不相符合,表明在尼龙11共混体系中,Jeziorny方法难以适用。 对尼龙11/EXL—2691/Epoxy共混体系的流变特性的研究表明,尼龙11是假塑性流体,尼龙11共混合金的流变曲线接近于线性,非牛顿指数n随剪切速度的增加略有下降;加入冲击改性剂及环氧树脂后,尼龙11体系的粘流活化能随着剪切速率的增加并未大幅下降,而纯尼龙11的活化能则随剪切速率的增大而大为降低,表明在高剪


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