PA6/海泡石复合材料的制备及形态结构与性能研究

【摘要】： 海泡石由于独特的孔结构及大的比表面积而具有很好的吸附性能、机械性能及结构稳定性等。海泡石经酸活化后与聚酰胺6(PA6)共混,使PA6树脂的聚集形态变化,性能改变等。试验研究的目的是希望借助海泡石强的吸附性和特殊的机械性能以及结构稳定性,以期达到降低PA6的吸水性能,改善复合材料的力学性能,同时考察复合材料的结晶行为及热性能等。 将海泡石进行酸活化处理,研究其形貌的变化;借助双螺杆挤出机和注射成型机,将酸活化后的海泡石与PA6通过熔融共混制备复合材料,通过扫描电镜(SEM)及海泡石在复合材料中的分散情况;测试复合材料的力学性能,考察海泡石对复合材料力学性能的影响。 测定海泡石填充量对复合材料吸水率的影响,测定复合材料在不同环境温度下,不同介质中的吸水率的变化情况,分析水分子在复合材料内部的扩散过程,测定水分的扩散系数,研究吸湿对复合材料力学性能的影响。 通过差示扫描量热分析(DSC),广角X射线衍射(WAXD),偏光显微镜(PLM)等手段研究复合材料在不同条件下的结晶行为,考察海泡石对PA6结晶性能的影响。测试复合材料的维卡软化点温度和熔点(Tm),用热失重分析仪(TGA)研究复合材料的热分解情况,考察海泡石对复合材料耐热性能的影响。 海泡石经过酸活化后,海泡石纤维得到较好的松解;海泡石在复合材料中分散均匀;海泡石对PA6树脂有较好的增强作用,与纯PA6相比,复合材料的拉伸强度、弯曲强度分别达到81.5 Mpa、112.0 MPa,提高的幅度为13.5%和26.1%,杨氏模量和弹性模量增加到775.7 MPa和1952.4 MPa,分别提高了15.7%和39.6%。 海泡石改善了PA6/海泡石复合材料的吸水性,饱和吸水率从纯PA6的11.0%下降到8.3%;环境温度增加极大的影响了复合材料的初始吸湿量和吸湿速率,降低了其饱和吸水率;介质不同影响复合材料吸湿过程;通过对材料吸水后力学性能的研究表明:海泡石使材料力学性能的保持率相对提高。 WAXD和DSC测试结果表明:海泡石使PA6/海泡石复合材料的结晶度降低,提高了结晶温度,起到了异相成核剂的作用;海泡石改变复合材料中α和γ两种晶型的相对含量;PLM观察结果表明:海泡石粒子使PA6晶体形态发生改变。 海泡石纤维加入后,复合材料的熔点、熔融热焓均有轻微的下降;维卡软化点温度表现为先上升然后下降的规律,变化幅度小。