高性能聚苯醚/尼龙6共混合金的研究

论文摘要

PPO/PA6合金综合了PPO的尺寸稳定性、耐热性和PA6的耐化学性、加工流动等优点,自开发成功以来,因其优异的性能倍受关注。目前,我国商品化技术与国外相比还存在着较大的差距,特别是应用于高端领域的高性能的PPO/PA共混合金产品。本文针对PPO/PA6共混物的形态结构和性能特点,对开发高性能PPO/PA6共混合金做了以下两方面的工作:采用活性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）作为接枝单体、苯乙烯（St）作为共单体对聚苯醚（PPO）进行熔融接枝,制备了接枝物PPO-g-（GMA-St）。用红外光谱表征该接枝物,并用化学滴定法测得产物中GMA的接枝率,发现St的加入大大能够提高GMA的接枝效率。将PPO-g-（GMA-St）作为相容剂,与PPO和PA6进行熔融共混制备PPO/PA6/PPO-g-（GMA-St）共混物。从SEM中看到,在PPO/PA6（60/40）共混物中加入相容剂PPO-g-（GMA-St）后,相形态由海-岛结构转变为两相连续结构;由于PPO-g-（GMA-St）中的环氧基团能够与PA6分子链上的端氨基或端羧基发生反应,增强界面粘附力,利用Molau实验、动态粘弹测试及动态力学分析也证明了PPO-g-（GMA-St）对不相容共混物PPO/PA6的原位增容作用;并且,PPO-g-（GMA-St）的引入,使共混物的力学性能和吸水性得到了明显的改善。在PPO-g-（GMA-St）添加量为5 phr时,材料的拉伸强度由42.0 MPa增加到59.5MPa,冲击强度由2 kJ/m2增加到3.7 kJ/m2,同时吸水性由1.75%下降到1.46%。鉴于CNTs对聚合物共混物的特殊作用,通过熔融共混的方法将CNTs引入到PPO/PA6共混物中制备PPO/PA6/CNTs纳米复合材料,并研究了CNTs对PPO/PA6共混物形态及性能的影响。首先,利用化学方法将CNTs赋予不同的极性制备出CNTs-x,当向PPO/PA6（60/40）共混物中分别加入1 phr的CNTs-x,发现纯CNTs、CNTs-OH、CNTs-NH2都能使共混物的相形态发生转变,由海-岛结构转变为双连续结构,而添加CNTs-COOH的共混物的相形态却未发生变化,仍然为海-岛结构。对PPO/PA6/CNTs-x复合材料的性能进行表征,表现出CNTs-NH2存在的PPO/PA6共混体系具有最佳的力学性能及流变行为。而后,我们将PPO-g-MAH也引入到PPO/PA6/CNTs-x共混体系中。SEM分析表明,CNTs-x在共混物中的分散性得到了在一定程度的改善,并且通过力学性能测试、动态力学分析及动态粘弹行为测试,都说明PPO-g-MAH的引入都使PPO/PA6/CNTs-x复合材料的性能在CNTs-x单独增强的基础上得到了进一步的提高,并随其添加量的增加继续提高。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚苯醚的研究进展
• 1.1.1 聚苯醚的结构与性能
• 1.1.2 国外改性聚苯醚（MPPO）的研究现状
• 1.1.3 国内改性聚苯醚（MPPO）的发展趋势
• 1.2 高性能聚苯醚/尼龙（PPO/PA）合金的增容研究
• 1.2.1 PPO/PA合金化的意义
• 1.2.2 PPO/PA合金的增容研究
• 1.2.3 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）熔融接枝物增容共混物
• 1.3 聚苯醚/尼龙（PPO/PA）纳米复合材料
• 1.3.1 聚合物共混物/粘土纳米复合材料
• 1.3.2 碳纳米管（CNTs）在聚合物共混物中的应用
• 1.3.3 PPO/PA纳米复合材料
• 1.4 课题的提出及主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 GMA熔融接枝PPO及其对PPO/PA6共混物形态及性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 复合材料的制备
• 2.2.3 表征与测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 GMA和St多单体熔融接枝PPO
• 2.3.2 PPO-g-（GMA-St）与PA6的化学反应
• 2.3.3 PPO-g-（GMA-St）对PPO/PA6共混物相形态的影响
• 2.3.4 PPO-g-（GMA-St）对PPO/PA6共混物的增容作用
• 2.3.5 PPO-g-（GMA-St）对PPO/PA6共混物宏观性能的影响
• 2.3.6 PPO-g-（GMA-St）与其他工业化助剂复合应用
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 PPO/PA6/CNTS纳米复合材料的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 功能化碳纳米管的制备
• 3.2.3 PPO/PA6/CNTs纳米复合材料的制备
• 3.2.4 表征与测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 功能化碳纳米管对PPO/PA6共混物形态及性能的影响
• 3.3.2 PPO-g-MAH对改善PPO/PA6共混物界面性质的影响
• 3.3.3 PPO/PA6/PPO-g-MAH/CNTs共混物的形态及性能
• 3.3.4 功能化CNTs含量对PPO/PA6共混物的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 全文结论
• 攻读硕士期间完成的学术论文
• 作者简介