玻纤增强尼龙66产品性能差异原因分析

通过用差示扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)对2种性能存在较大差异的尼龙66(PA66)产品进行测量和观察，测试结果表明2种产品性能差异是由于基体的结晶度、增强玻纤(玻璃纤维)在PA66中的分布均匀性以及基体和玻纤之间的相容性造成的。     

抽油杆扶正块材料性能对比实验

为提高抽油杆扶正块材料的使用寿命、降低其井下磨损,在目前常用的扶正块材料——30%玻璃纤维(GF)增强尼龙(PA)66(PA66/30%GF)中分别添加固体润滑剂二硫化钼(Mo S2)、石墨、聚四氟乙烯(PTFE),或将基体树脂PA66分别替换成聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酰对苯二胺(PPA),通过熔融共混制备了5种新材料,将这5种新材料与原材料PA66/30%GF进行硬度、冲击强度等性能对比实验,同时模拟抽油井的实际工况设计并自制了往复式摩擦磨损试验机,测试了这6种材料的耐磨性。结果表明,添加固体润滑剂后材料在–20,25℃和90℃下的冲击强度总体上提升明显;添加Mo S2的材料耐磨性最佳,其次为添加石墨的材料,而添加PTFE的材料耐磨性未有改善。更换基体为PPS和PPA后,材料在各温度下的硬度均有所提升,但冲击强度下降明显,只有以PPA为基体的材料在90℃下的冲击强度接近原材料;以PPA为基体的材料耐磨性明显提升,而以PPS为基体的材料与之相反。综合来看,添加Mo S2的材料是最佳的扶正块材料,可满足一般油井的应用要求,添加石墨的材料为次选材料,在3 km高温深井段可选择以PPA为基体的材料作为替补材料。     

鸿塑公司成功研发导热PA66和导热PPS

广东顺德鸿塑高分子材料有限公司成功开发了以尼龙(PA)66、聚苯硫醚(PPS)为基体树脂的高导热型复合材料(型号为HS-PA66-TR40和HS-PPS-TR40)投入市场并取得良好的效果。以PA66为基体的高导热复合材料(HS-PA66-TR40)的密度为(1.5±0.05) g／cm3(23℃),以PPS为基体的高导热复合材料(HS-PPS-TR40)的密度为(1.73±0.05) g／cm3(23℃),远低于铝合金材料的密度(2.70~3.03 g／cm3),可以满足大功率LED散热器的要求(7 W功率的LED灯,质量﹤85 g),HS-PA66-TR40和HS-PPS-TR40热导率在室温(25℃)状态下达到6.53~8.65 W／(m · K),远高于纯PA66的热导率[0.243 W／(m · K)],以及纯PPS的热导率[0.3 W／(m · K)]。     

增韧剂微观尺寸对增强尼龙66性能的影响

以聚酰胺66(PA66)为树脂基体,玻纤为增强填料,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(MAH-g-POE)为增韧剂,通过双螺杆熔融共混挤出,制备增强尼龙66。利用增韧剂母粒和不同螺杆组合,控制MAH-g-POE在树脂基体中的微观尺寸。对样品进行差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)测试。结果表明,使用增韧剂母粒且加强螺杆剪切,可以降低分散相的尺寸,改善增韧剂在增强尼龙66中的分散。分散相尺寸降低后样品的悬臂梁缺口冲击强度可以提高约27%,拉伸强度可以提高约27%且材料的抗疲劳冲击次数也明显提高。     

尼龙66/聚酚氧共混体系的共混形态和力学性能

采用扫描电镜、动态力学分析仪和材料试验机研究了尼龙66(PA66)与聚酚氧(PHE)共混体系的共混形态和力学性能。研究表明:氢键作用使得二者熔融共混后形成部分相容的两相聚集态结构;以PA66为主体时,PHE以颗粒形态分散在PA66基体中,随PHE含量增加,分散相颗粒尺寸下降;此时尼龙相的玻璃化转变温度(Tg)增大,PHE相的Tg提高,共混体系拉伸强度增加,冲击强度下降。PA66/PHE质量比达到40/60后发生相反转,PA66分散相颗粒尺寸明显小于PHE为分散时相的颗粒尺寸。PHE相的Tg随PA66含量增加而增大,随PA66含量增加,共混体系拉伸强度和冲击强度均增大。     

PPO-g-MAH对PPO/PA66合金和PPO/PA66/GF体系性能的影响

研究了马来酸酐接枝聚苯醚(PPO-g-MAH)作为相容剂对聚苯醚/尼龙66(PPO/PA66)合金及30%玻璃纤维增强PPO/PA66合金(PPO/PA66/GF)体系性能的影响。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)及常规力学性能测试对PPO-g-MAH和PPO-g-MAH添加量对合金体系的微观形貌、熔融结晶行为及常规物性进行研究。结果表明:PPO-g-MAH的加入能够明显降低PPO/PA66合金中PPO分散相尺寸且玻璃化转变温度逐步向低温方向偏移,而PA66相的熔融焓和结晶焓也明显降低,都表明两相相容性的显著改善;PPO-g-MAH不仅能改善PPO/PA66合金的相容性,还能够进一步改善PPO/PA66/GF体系中玻璃纤维与基体树脂间的界面性能;宏观表现为PPO/PA66合金和PPO/PA66/GF体系物理力学性能的大幅度提升。     

反应性P–N膨胀阻燃剂化学阻燃尼龙66的研究

以自制的1–氨基苯甲酸–3–酰胺基苯甲酸–苯基氧化膦(BNPPO)、己二胺、尼龙(PA)66盐为原料,通过高压(1.7 MPa,210℃),高温(280℃,0.1 MPa)两步聚合制备了阻燃PA66。傅立叶变换红外光谱分析表明,BNPPO盐含有N–P膨胀结构;热重分析表明,阻燃PA66较纯PA66有更优异的热稳定性;极限氧指数及垂直燃烧法结果显示,阻燃PA66具有良好的阻燃性能;锥形量热法及扫描电子显微镜分析发现,BNPPO以气相阻燃及凝聚相协效阻燃作用于PA66基体材料;力学性能结果显示,BNPPO化学阻燃PA66依然保持有良好的力学性能。     

废胶粉、滑石粉改性PA66/GF复合材料的制备与性能

采用硅烷偶联剂KH560表面改性废胶粉(WRP)、环氧树脂E44改性滑石粉(Talc),以尼龙(PA)66/玻璃纤维(GF)复合材料为基体,制备了WRP,Talc及两者协同改性的PA66/GF复合材料,研究了WRP,Talc及两者协同作用对复合材料力学性能、结晶性能和热稳定性能的影响。结果表明,当3份WRP经过1份KH560处理后,其与PA66/GF基体间的界面粘结性明显得到改善,其改性的复合材料弯曲强度和冲击强度最高,分别比PA66/GF基体提高了11.09%和2.05%。当1份Talc经过3份E44处理后,其在基体中具有良好的分散性,改性的复合材料弯曲强度和冲击强度达到最大,分别比基体材料提高了13.89%和8.42%。WRP与Talc均能促进复合材料的结晶,但两者协同作用对复合材料结晶性能没有明显的影响。采用1份KH560处理的3份WRP协同3份E44处理的1份Talc对复合材料进行改性,可使弯曲强度和冲击强度相比基体分别提高16.97%和6.25%,且使复合材料具有良好的热稳定性能,达到了低成本WRP和Talc改性制备高性能橡塑复合材料的目的。     

耐水解(醇解)玻璃纤维增强尼龙66的研究

用自制的复合耐水解改性剂制备了耐水解(醇解)玻璃纤维增强尼龙66(PA66)材料。结果表明,复合耐水解改性剂的加入抑制了PA66的水解(醇解)作用,并在一定程度上改善了PA66基体与玻纤相界面的粘结程度。经耐水解性试验后,材料的弯曲强度保持在100MPa以上。所研制的玻纤增强PA66材料的性能基本接近或达到法国罗地亚公司A218V30材料的水平。     

熔融共混法尼龙66/CaCO_3复合材料性能研究

本文通过熔融共混法在双螺杆挤出机上制备了尼龙66/纳米CaCO_3复合材料,采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PLM)、热失重(TGA)和差示扫描量热(DSC)的表征方法研究了纳米碳酸钙对尼龙66/纳米CaCO_3复合材料的多晶行为和热性能的影响。结果表明:纳米碳酸钙粒子在尼龙66基体中分散不均,以团聚体的形式存在;纳米碳酸钙具有异相成核作用,能够使球晶的尺寸减小;尼龙66的分解温度为400℃,纳米CaCO_3的添加使分解温度降低。同时,DSC测试表明,材料中的β晶型使材料的熔融温度降低;添加在尼龙66基体中的纳米碳酸钙会导致结晶温度的降低和吸热峰半高宽的增加;冷却速率越大,结晶温度越低,结晶温度范围越宽。     

GF/MAH-g-SEBS改性PA66研究

采用玻璃纤维(GF)及马来酸酐接枝苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物( MAH-g-SEBS)对尼龙(PA)66进行改性,并对复合材料的力学性能和微观结构进行了分析测试.结果表明,GF有效地提高了PA66的力学性能;MAH-g-SEBS的加入可以改善PA66/GF的界面状况,使GF和PA66紧密结合,增强了复合材料的韧性;GF和MAH-g-SEBS的添加,大大地降低了PA66的熔体流动速率,挤出加工时MAH-g-SEBS可以带动GF在基体树脂中流动,从而使GF更好地分散在PA66中.     

AlN/ZnO@MgO/HPA/PA66复合材料的性能研究

采用双螺杆挤出工艺制备了氮化铝(AlN)/ZnO@MgO核壳结构的复合粉体/超支化尼龙(HPA)/尼龙66(PA66)复合材料。对所制备的复合材料,采用拉伸、冲击、弯曲、导热系数测量、扫描电镜等测试方法研究了PSA纤维对复合材料的力学性能、导热性能、结构与微观形貌等的影响。结果表明,AlN/ZnO@MgO粉体填料的添加可以提升复合材料的力学性能以及介电常数。适量的AlN/ZnO@MgO可以较好地分散在PA66基体中,与PA66基体的界面结合较好,同时存在物理与化学结合。     

UiO-66膜的制备及其对正/异丁烷体系的分离

用擦涂法在α-Al_2O_3支撑体上引入ZrO_2层,利用晶种二次生长法,在α-Al_2O_3支撑体的ZrO_2层上引入UiO-66晶种,成功制备了UiO-66膜。通过XRD和SEM对UiO-66晶种及膜的结构和形貌进行了表征,考察了调节剂乙酸含量和ZrO_2过渡层对UiO-66膜结构和形貌的影响。在温度25℃、压力0.08MPa下,测试了气体分子的渗透性能,检测了UiO-66膜的完整性。考察了跨膜压差和温度对i-C_4H_(10)和n-C_4H_(10)两种气体在UiO-66膜上渗透速率的影响,探究了UiO-66膜对i-C_4H_(10)和n-C_4H_(10)两种气体的渗透选择性能。结果表明,采用多次擦涂法引入ZrO_2层后,获得了覆盖度高且膜层厚度均匀的UiO-66膜,膜厚度为5μm。UiO-66膜对i-C_4H_(10)和n-C_4H_(10)两种气体具有反向渗透性能,在跨膜压差为0.08MPa、温度为25℃时,UiO-66膜对i-C_4H_(10)/n-C_4H_(10)两种气体的理想渗透选择性达3.6,渗透速率分别为4.39×10-7和1.22×10-7 mol/(m2·s·Pa)。     

PA66/TLCP/HNTs纳米管复合材料的制备与性能

采用熔融共混方法制备了尼龙(PA)66/热致液晶聚合物(TLCP)/埃洛石纳米管(HNTs)复合材料,研究了其热性能、微观形态及力学性能.结果表明,当TLCP的质量分数为4%、HNTs的质量分数为15%时,复合材料的综合性能最佳.其拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度及弯曲弹性模量相比纯PA66分别提高了30.4%、76.9%、34.4%、91.7%.熔体的加工流动性得到改善,PA66/TLCP/HNTs复合材料的吸水性能明显降低.少量的TLCP有利于提高PA66/TLCP复合材料的结晶性能和熔融温度;HNTs的加入能提高复合材料的结晶温度,与基体有较好的界面结合;TLCP及HNTs能在基体中均匀地分散,TLCP在PA66/TLCP/HNTs复合材料中形成微纤结构,且沿纤维轴方向取向.     

增韧尼龙66的结构分析

研究了改性三元乙丙橡胶增韧尼龙66时橡胶含量对冲击韧性的影响。用WAXD研究了增韧前后尼龙66的结构变化,计算了结晶度和微晶尺寸,结果表明超韧后尼龙66的结晶性下降。同时测定了冲击断口应力发白区的结构变化,说明在断裂过程中,由于基体屈服,韧性尼龙66晶型发生了转变(部分α型转化为准六方晶型)     

连续纤维增强不同黏度的尼龙66复合材料性能的研究

通过熔融浸渍工艺制备连续玻璃纤维增强不同黏度的PA66复合材料,并利用力学测试、扫描电子显微镜(SEM)、热变形温度以及热失重等测试方式多方面探究不同黏度的PA66对长玻纤增强复合材料性能的影响。结果表明,低黏度的PA66能提高基体与玻璃纤维间的浸渍能力和复合材料的力学性能,并且对其耐热变形能力和热稳定性影响不大。     

成核剂和乙烯马来酸酐共聚物混杂改性玻璃纤维增强聚酰胺复合材料

利用静电吸附方法制备了成核剂(P22)和乙烯马来酸酐共聚物(EMA)混杂改性的玻璃纤维(GF)增强体,并通过挤出成型制备了聚酰胺66(PA66)/改性GF增强体复合材料。采用扫描电子显微镜观察复合材料断面和刻蚀后断面。结果表明,P22吸附在GF表面可以诱导PA66在GF表面结晶,而EMA分子中的酸酐基团则可以与PA66分子链末端的氨基发生反应,使PA66附着在GF表面,改善了GF与基体的界面结合;良好的界面结合使PA66/GF-P22 、PA66/GF-EMA、PA66/GF-EMA-P22复合材料的层间剪切强度和动态储能模量(室温25 ℃)分别提高了18.3 %、25.4 %、32.4 %和15.4 %、24.1 %、35.9 %。     

PP/a-PA66原位成纤复合材料弯曲力学行为的有限元模拟

利用"后期增容"技术制备了聚丙烯/活性尼龙66(PP/a-PA66)原位成纤复合材料,建立了复合材料的有限元模型,求解发现,该模型可以较好地模拟实际材料的弯曲性能。弯曲载荷作用下,与不添加增容剂的PP/PA66,直接将PP、PA66、反应性增容剂(SCRC)熔融共混-热拉伸制备的PP/PA66/SCRC相比,PP/a-PA66的弯曲性能最优。这是由于PP/a-PA66原位成纤复合材料中具有强界面结合的形态结构,PA66异形微纤能够起到增强基体PP的作用。     

CF表面处理对PA66/CF复合材料性能的影响

以10%碳纤维(CF)增强尼龙66(PA66)为实验对象,采用液相酸化法和自制PA上浆剂两种方法对CF进行表面处理,实验了不同处理方法对CF表面状态的影响,用红外光谱测试了不同处理后的官能团,并分析测试了CF表面状态对PA66/CF复合材料微观结构与力学性能的影响。实验结果表明,在混合酸溶液中加入过硫酸铵可以有效地提高CF表面酸化速率。自制的PA上浆剂使CF表面活性基团密度提高,改善了与PA66基体的相容性,其界面微观结构有所改善,结合强度有所提高。由此制备的PA66/CF复合材料,拉伸强度由115 MPa提高到162 MPa,提高了40.87%。冲击强度由7.8 kJ/m2提高到了11.2 kJ/m2,提高了43.59%。     

PA66/GF微复合材料的制备与界面性能

采用不同涂层含量的玻璃纤维(GF)制备了GF增强尼龙(PA)66(PA66/GF)微复合材料.对不同涂层含量的纤维表面形貌分别进行了扫描电子显微分析和原子力显微分析,研究了涂层含量、纤维表面形貌与微复合材料界面剪切强度(IFSS)之间的关系.结果表明,当涂层质量分数为0.131%时,纤维宏观表面均一,微观区域表面粗糙,微复合材料的IFSS最大.在较低温度下,提高温度及水溶液的存在会破坏GF与树脂基体之间的结合;在较高温度下,随着老化时间的增长,GF涂层发生分解,破坏了涂层的结构,使得纤维与树脂基体结合变差,导致IFSS迅速降低.