【摘要】：由聚酰胺與聚醚共聚而成的聚酰胺彈性體是一種新型熱塑性彈性體,因其低溫抗沖強度高、柔軟性好、彈性回復(fù)率高、吸水性高等特點受到人們的普遍關(guān)注。然而,目前生產(chǎn)的聚酰胺彈性體力學(xué)性能與耐熱性一般,極大地限制了其應(yīng)用,因此制備高強度、高耐熱性聚酰胺彈性體已成為必然趨勢。納米粒子具有比表面積大、機(jī)械強度高及熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點,近年來,納米粒子成為高聚物改性的研究熱點,然而目前尚未有關(guān)于聚酰胺彈性體基納米復(fù)合材料的研究報道。本文以己內(nèi)酰胺、聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)為主要原料,基于己內(nèi)酰胺水解開環(huán)聚合,通過熔融共縮聚分別與石墨烯(GNs)、碳納米管(CNTs)和有機(jī)蒙脫土(OMMT)三種納米粒子原位共混,制備了聚酰胺/聚醚彈性體基納米復(fù)合材料,并利用紅外光譜儀(IR)、熱失重分析儀(TG)、示差掃描量熱分析儀(DSC)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、拉伸測試等手段分別表征了納米復(fù)合材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、結(jié)晶性能、形貌特征及力學(xué)性能,深入探討了納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系。研究主要取得以下結(jié)果:(1)采用工藝簡單的一鍋法成功合成了聚酰胺6/聚乙二醇嵌段共聚物(PA6-b-PEG)彈性體。將己內(nèi)酰胺、PEG、分子量調(diào)節(jié)劑己二酸、聚酯催化劑醋酸銻及擴(kuò)鏈劑二惡唑啉一鍋加入反應(yīng)釜中,通過熔融共縮聚合成了PA6-b-PEG彈性體。通過工藝探索,得到反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、催化劑、擴(kuò)鏈劑及真空度等變量的最佳工藝參數(shù)為:己內(nèi)酰胺開環(huán)溫度為200℃,開環(huán)時間為4h;共聚合溫度220℃,共聚合時間1.5h,共聚合壓力小于600Pa。此時,PA6-b-PEG彈性體相對粘度為1.8,沸水萃取率僅為5.1%;(2)性能最佳PA6-b-PEG彈性體配比的確定。研究了軟硬比為70/30、60/40、50/50、40/60及30/70的PA6-b-PEG彈性體的性能,結(jié)果表明,軟硬比相差過大,會產(chǎn)生微相分離,引起軟相/硬相界面模糊。軟硬比增加,彈性體斷裂伸長率增大,拉伸強度減小。最終確定軟硬比為40/60的綜合性能較好,此時,PA6-b-PEG彈性體的斷裂伸長率為145.6%,拉伸強度為16.9MPa;(3)軟硬比為40/60的PA6-b-PEG彈性體納米復(fù)合材料的研究。分別選用1%、3%、5%、7%含量的GNs、CNTs、OMMT納米粒子與PA6-b-PEG彈性體原位共混,探討納米粒子對其性能影響。結(jié)果表明,5%的GNs、5%的CNTs、3%的OMMT綜合性能效果最好,其初始分解溫度比未改性的分別高142.3℃、140.1℃、134.1℃,其拉伸強度比未改性的分別增大55.2%、49.7%、21.4%。(4)基于研究內(nèi)容(1)、(2)、(3)的結(jié)果,采用工藝簡單的一鍋法成功合成了聚酰胺6/聚四氫呋喃嵌段共聚物(PA6-b-PTMG)彈性體納米復(fù)合材料。結(jié)果表明,納米粒子與基體相容性良好,240℃,GNs、CNTs、OMMT改性后的彈性體熱失重率均比未改性的低,分別為2.5%、3.3%、4.1%。斷裂伸長率、拉伸強度和彈性模量分別比未改性的增大了197.2%、33.1%、28.6%。GNs改性PA6-b-PTMG共聚物的綜合性能最好,OMMT次之。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ334;TB33

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