本文關(guān)鍵詞： 尼龍6 馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 有機(jī)改性蒙脫土 聚苯醚 聚合物共混物 “核殼結(jié)構(gòu)”粒子　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：尼龍6(PA6)是一種重要的工程塑料,具有優(yōu)良的耐磨性、強(qiáng)度和加工性能,廣泛應(yīng)用于機(jī)械部件、電氣設(shè)備和汽車等領(lǐng)域。然而,PA6的裂紋增長能較低(缺口敏感性),導(dǎo)致其缺口抗沖擊強(qiáng)度較低,此外,其熱變形溫度(HDT)較低,耐吸濕性較差,使其應(yīng)用受到一定限制。一種常見的增韌PA6的方法是向其添加彈性體或者馬來酸酐接枝的彈性體,但受限于彈性體自身的特性,這種增韌方法會(huì)大幅度降低PA6的拉伸強(qiáng)度和HDT。為提升PA6的HDT和耐吸濕性,聚苯醚(PPO)常用來與PA6共混。由于PA6和PPO的熱力學(xué)完全不相容,通常需向PA6/PPO共混物添加增容劑,如苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)。有機(jī)改性蒙脫土(OMMT)也是PA6常用的改性劑,可提高其HDT。本論文的主要研究目的是制備高強(qiáng)高韌的PA6復(fù)合材料,并對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系進(jìn)行研究。論文取得了以下創(chuàng)新結(jié)果:將OMMT和SMA通過熔融共混添加至PA6/PPO共混物中,發(fā)現(xiàn)OMMT和SMA能夠協(xié)同增容PA6/PPO。OMMT和SMA都能減小PPO分散相的尺寸。SMA能使PA6/PPO/OMMT共混物中的OMMT團(tuán)聚體均勻分散,OMMT可大幅度降低PA6/PPO/SMA共混物的粘度。對PA6/PPO/SMA/OMMT納米復(fù)合材料的耐吸濕性、拉伸性能也進(jìn)行了研究。將OMMT通過熔融共混引入馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MA)增韌的PA6/PPO共混物中,并研究了 OMMT對PA6/SEBS-g-MA/PPO納米復(fù)合材料的形貌、流變性能和機(jī)械性能的影響。OMMT能減小PPO分散相的尺寸,降低納米復(fù)合材料的粘度。此外,剝離態(tài)的OMMT可顯著提升PA6/SEBS-g-MA/PPO納米復(fù)合材料的拉伸性能、HDT和抗沖擊性能,最終獲得了高強(qiáng)度、超韌性、較高HDT和良好加工性的PA6/SEBS-g-MA/PPO納米復(fù)合材料。研究了 PPO和聚苯乙烯(PS)在PA6/SEBS-g-MA/(PPO/PS)納米復(fù)合材料中的作用。通過掃描電子顯微鏡(SEM)和力學(xué)性能測試分別研究了 PPO和PS的質(zhì)量比以及PPO/PS添加量對PA6/SEBS-g-MA/(PPO/PS)納米復(fù)合材料的形貌和機(jī)械性能的影響規(guī)律。受界面張力和鋪展系數(shù)驅(qū)使,PPO/PS和SEBS-g-MA在PA6基體中形成了“核殼結(jié)構(gòu)”粒子(PPO/PS為核,SEBS-g-MA為殼)。“核殼結(jié)構(gòu)”粒子對PA6的增韌發(fā)揮至關(guān)重要的作用。PS可提高“核殼結(jié)構(gòu)”粒子在PA6基體中的分散性,PPO可提高PPO/PS相的分子鏈纏接密度,PPO和PS在質(zhì)量比為3/1時(shí)PA6納米復(fù)合材料的性能最佳。在一定范圍內(nèi),提高PPO/PS添加量可為增韌PA6提供更多合適尺寸的“核殼結(jié)構(gòu)”粒子,從而提高納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此,通過調(diào)節(jié)PPO和PS的質(zhì)量比以及PPO/PS的添加量,可得到高強(qiáng)度、超韌性和較高HDT的PA6/SEBS-g-MA/(PPO/PS)納米復(fù)合材料。研究了聚丙烯(PP)和SEBS-g-MA在PA6/SEBS-g-MA/PP共混物中的作用。PP和SEBS-g-MA能夠通過熔融共混原位在PA6基體中形成“核殼結(jié)構(gòu)”粒子。研究了 PP和SEBS-g-MA對PA6/SEBS-g-MA/PP共混物的形貌、流變性能、力學(xué)性能的影響。SEBS-g-MA能改善PA6和PP的相容性,有利于形成合適尺寸的“核殼結(jié)構(gòu)”粒子,從而提升共混物的力學(xué)性能。PP可抑制PA6和SEBS-g-MA過量的擴(kuò)鏈反應(yīng),從而降低共混物的粘度,提升共混物的力學(xué)性能�；诎腠g性和韌性共混物的差別,提出了增韌機(jī)理。只有合適相尺寸的增韌粒子(大于0.1 μm)才能有效增韌PA6,且韌性共混物的沖擊斷面才能觀察到PA6基體的剪切屈服。最終,在僅添加5-10份SEBS-g-MA的情況下,可獲得高強(qiáng)度、超韌性的PA6/SEBS-g-MA/PP 共混物。通過熔融共混制備了耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性的(PPO/PS)/SEBS-g-MA/PA6共混物。PA6和SEBS-g-MA在PPO/PS基體中原位形成“核殼結(jié)構(gòu)”粒子(PA6為核,SEBS-g-MA 為殼)。研究了(PPO/PS)/SEBS-g-MA/PA6 共混物與PA6/SEBS-g-MA/PPO納米復(fù)合材料在形貌和性能等方面的差異。
[Abstract]:Nylon 6 (PA6) is a kind of important engineering plastics with excellent wear resistance, strength and processability, widely used in mechanical parts, electrical equipment and automotive fields. However, PA6 can lower crack growth (notch sensitivity), the notch impact strength is low, in addition, the heat deformation temperature (HDT) with low resistance, poor hygroscopicity, which limits its application. A common method is to add the PA6 toughened by elastomer or maleic anhydride grafted elastomer, but due to the characteristics of elastic body itself, the toughening method will greatly reduce the tensile strength of PA6 and HDT. HDT and PA6 to enhance the resistance to moisture, polyphenylene ether (PPO) is used to blend with PA6. The thermodynamics of PA6 and PPO completely incompatible, usually need to add to the compatibilizer for PA6/PPO blends, such as styrene maleic anhydride copolymer (SMA). The organic modified montmorillonite (OMMT) is PA Modifier 6 commonly used, can improve the HDT. the main purpose of this thesis is the preparation of PA6 composite material with high strength and toughness, and the relationship between the structure and properties of the composites were studied. The paper has made the following innovative results: OMMT and SMA by melt blending added to PA6/PPO blend, found OMMT and SMA to PA6/PPO.OMMT and SMA synergistic compatibilization can reduce the size of.SMA phase PPO dispersion can make OMMT aggregates of PA6/PPO/OMMT blends in uniform dispersion, OMMT can greatly reduce the viscosity of PA6/PPO/SMA blends. PA6/PPO/SMA/OMMT nano composite material resistance to moisture, tensile properties were also studied. OMMT by melt blending into maleic anhydride grafted styrene ethylene butadiene styrene block copolymer (SEBS-g-MA) blends of PA6/PPO toughening, and studied the morphology of the PA6/SEBS-g-MA/PPO nanocomposites OMMT, Effect of.OMMT rheological properties and mechanical properties of PPO can reduce the size of the dispersed phase, reduce the viscosity of nano composite materials. In addition, exfoliated OMMT can significantly improve the tensile properties of PA6/SEBS-g-MA/PPO composites, HDT and impact resistance, finally obtained high strength, high toughness, high HDT PA6/SEBS-g-MA/PPO nano composite materials and good processing the study of PPO and polystyrene (PS) in PA6/SEBS-g-MA/ (PPO/PS) nano composite materials in vitro. By scanning electron microscopy (SEM) and mechanical performance test on the quality of PPO and PS respectively the ratio and amount of PPO/PS PA6/SEBS-g-MA/ (PPO/PS) influence the morphology and mechanical properties of the nanocomposites. Driven by surface tension and spreading coefficient, PPO/PS and SEBS-g-MA formed a core-shell structure particles in the PA6 matrix (PPO/PS as core and SEBS-g-MA as shell). "Core-shell structure "Particle toughening PA6 play crucial role in the.PS can improve the dispersion in the PA6 matrix of the core-shell structure particles, PPO can improve the molecular chain of PPO/PS phase winding density, PPO and PS in the mass ratio of 3/1 PA6 nano composite material has the best performance. In a certain range, high PPO/PS additive toughening PA6 provide more suitable size of core-shell structure particles, thereby improving the mechanical properties of nano composite materials. Therefore, by adjusting the PPO and the mass ratio of PS and PPO/PS content, can obtain high strength, high toughness and high HDT PA6/ SEBS-g-MA/ (PPO/PS) nano composite materials research. Polypropylene (PP) and SEBS-g-MA in PA6/SEBS-g-MA/PP blends. The effect of.PP and SEBS-g-MA by melt blending in situ in PA6 matrix to form core-shell structure particles. The effects of PP and SEBS-g-MA on PA6/SEBS-g-MA/PP blends The rheological properties, morphology and compatibility of the mechanical properties of.SEBS-g-MA can improve the PA6 and PP, is conducive to the formation of suitable size of core-shell structure particles, so as to enhance the mechanical properties of.PP blends can inhibit the chain extension reaction of PA6 and SEBS-g-MA in excess, thereby reducing the viscosity of the blend, improved the mechanical properties of blends half. Toughness and toughness of the blends is different based on the toughening mechanism was proposed. The particle size is only suitable for toughening (greater than 0.1 M) can effectively toughened PA6 blends toughness, and impact fracture can be observed in PA6 matrix shear yield. In the end, only adding 5-10 phr SEBS-g-MA, can to obtain high strength, super tough. PA6/SEBS-g-MA/PP blends were prepared by melt blending of high temperature resistance, high strength, high toughness (PPO/PS) /SEBS-g-MA/PA6 blends.PA6 and SEBS-g-MA in the PPO/PS matrix in situ formation of nuclear shell structure "Particle" (PA6 as core and SEBS-g-MA as shell). The difference in morphology and properties between (PPO/PS) /SEBS-g-MA/PA6 blends and PA6/SEBS-g-MA/PPO nanocomposites is studied.

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB33

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本文編號：1449252