双螺杆反应挤出纺丝级PA6/蒙脱土纳米复合材料的研究

【摘要】：早在20世纪30年代,聚酰胺(尼龙)就投入工业化生产,早期的聚酰胺主要用于制造纤维,是世界上最早的合成纤维品种,由于聚酰胺良好的耐热性,优异的耐磨性和优良的耐碱性,不发霉、不腐烂、不怕虫蛀等特性,在整个60年代,聚酰胺纤维以15%的速率增长着,广泛应用于军工、航天航空、汽车各种工业领域,以及日常用品中。1950年以后,由于成核剂的进步及纤维增强塑料的开发,使得聚酰胺作为五大工程塑料之一在材料工程领域中得到广泛应用。 尼龙虽然具有以上一些优良的性能,但由于尼龙大分子结构的原因,也存在一些缺点,如模量低,易变形,耐热性差等。无法满足一些场合如高性能轮胎帘子线、输送履带等要求,而受到很大限制。 日本的Y.Fukushima等于1987年首次报导了采用原位插层聚合方法制备PA6/粘土纳米复合材料以来,各国研究人员进行了广泛的研究,在PA6/粘土纳米复合材料(NCH)的制备、表征、结构研究等方面取得了重要的进展,所得到的PA6/纳米复合材料具有高强度、高模量、高热变形温度、良好的阻隔性等性能。然而大多数报道的相关研究采用的是己内酰胺水解开环聚合法,而且开发的相关产品多为塑料和薄膜制品。而采用双螺杆反应挤出PA6/蒙脱土纳米复合材料的纺丝级切片,进行纺丝研究还未见任何报导。 本论文①首次以双螺杆挤出机作为制备的PA6/蒙脱土纳米复合材料的反应器。采用原位聚合法,使己内酰胺单体在双螺杆中短时间内快速反应聚合,制备出PA6/蒙脱土纳米复合材料。此方法可以在双螺杆中通过适当的参数控制(温度、螺杆形状)进行连续聚合,与一般PA6/蒙脱土纳米复合材料原位聚合法相比,时间大大缩短,而且可直接挤出成型,符合生产上对工艺过程的经济性,高效率的要求,为未来的生产工业化提供了可能。 ②专门设计了适合PA6/蒙脱土纳米复合材料聚合反应的双螺杆元件组合。对不同螺杆形状的产生的实验结果进行了对比,对螺杆元件形状和停留时间的关系进行了讨论。实验数据表明采用此方法所获得的PA6/蒙脱土纳米复合材料分子量比较高,可达24000左右,分子量分布比较窄,可以达到1.8。适合于纺制纤维。