制备工艺对HA/PA66复合材料组织结构与性能的影响

采用熔融共混和溶胶共混工艺制备了羟基磷灰石/尼龙66(HA/PA66)复合材料,对两种工艺制备的HA/PA66复合材料的微观组织结构、力学性能及生物活性进行了对比研究。结果表明,溶胶共混工艺制备的HA/PA66复合材料中HA颗粒分散的均匀程度及界面结合强度均优于熔融共混工艺,但由于溶胶复合制备过程中PA66溶解以及复合过程中HA与PA66基体之间的氢键作用限制了PA66分子的有序排列,造成复合材料的结晶度低于熔融共混工艺制备的HA/PA66复合材料的结晶度,力学强度(35MPa)也低于熔融共混工艺制备的复合材料的力学强度(41MPa)。两种方式制备的HA/PA66复合材料模拟体液浸泡后都表现出了良好的生物活性。     

LiCl改性尼龙6的结晶行为及受限机制

为了扩宽尼龙6(PA6)的工程应用领域,首先,通过熔融挤出制备了LiCl/PA6复合材料;然后,利用XRD、DSC、流变仪及电子拉伸试验机等研究了LiCl含量对PA6结晶行为和力学性能的影响及结晶的受限机制。结果表明:随LiCl含量的增加, LiCl/PA6复合体系的成核温度、晶体生长温度及熔融温度均向低温方向移动;成核密度和速率均逐渐减小,导致结晶能力下降,结晶度由原来的36.5%降低为5.6%;γ晶结晶度逐渐降低,而α晶结晶度先增大后减小, γ晶与α晶发生转变。此外, LiCl/PA6复合材料的拉伸强度和冲击强度均先增大后减小;当LiCl含量为6.0wt%时,冲击强度达到最大值7.9 kJ/m2,是纯PA6的冲击强度(5.5 J/m2)的1.44倍。      

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生复合材料的非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热仪(DSC)研究了不同比例的纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite, n HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)仿生复合材料的非等温结晶行为。结果表明:(1)纳米羟基磷灰石的加入,起到了异相成核剂的作用,提高了PA66 的结晶速率,且结晶速率随纳米羟基磷灰石的含量的增加而增加,纯PA66的结晶度则随着纳米羟基磷灰石的增加而降低。(2)PA66 和复合材料的结晶峰都随降温速率的增加从高温向低温方向移动,且结晶峰变宽。(3)以Mo法进行非等温结晶数据处理,得到的F(T) 随结晶度的增加而增加,a值却几乎不随结晶度变化,表明降温速率越快,单位结晶时间达到的结晶度越高,但各降温速率下的结晶方式基本相同。     

PA6-66-1010/MCPA6复合材料的结构与性能

采用原位聚合法制备了三元共聚尼龙6-66-1010(PA6-66-1010)与原位浇铸尼龙6(MCPA6)的共混复合材料。利用差示扫描量热法(DSC)、动态热机械分析(DMA)、力学性能测试和扫描电子显微镜(SEM)表征复合材料的结晶熔融行为、动态力学性能、力学性能及断裂破坏形貌。结果表明,PA6-66-1010的加入,使得复合材料中MCPA6分子间的氢键作用减弱、分子链活动性增加;复合材料的结晶温度、熔融温度、结晶度随着PA6-66-1010含量的增加而下降;PA6-66-1010的加入,破坏了MCPA6分子间氢键的规整性,使得复合材料韧性得到提高而强度变化不大;当PA6-66-1010含量为10%时,复合材料断裂伸长率提高近6倍。     

Talc/GF复合增强PA66材料的协同效应

采用滑石粉(Talc)/玻纤(GF)作为复合增强体系,通过双螺杆挤出机制备了一系列增强尼龙66(PA66)材料。研究了Talc与GF的配比对增强PA66复合材料力学性能的影响,并用扫描电镜(SEM)和差示扫描量热(DSC)方法对复合材料的微观结构、非等温结晶过程进行了研究。研究结果表明,当PA66/Talc/GF质量配比为70/5/25时Talc与GF复合增强PA66有明显的协同效应,复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度都明显提高。Talc和GF对PA66具有有效的异相成核作用,其加入使得结晶度增大,结晶温度升高;Talc以及GF在PA66基体中分散均匀,GF沿Talc面取向明显,相互协同形成了特殊的三维网络结构。     

石英纤维/聚酰胺46复合材料的制备及表征

为了制备出一种可用于长段承重骨的修复、具有优异力学性能的复合材料,利用含量为30wt%和45wt%的石英纤维（QF）分别增强聚酰胺46（PA46）,挤塑得到QF/PA46复合材料。采用燃烧实验、FTIR、XRD、SEM及DSC等对复合材料的结构、界面、力学性能和非等温结晶行为进行研究。结果表明：QF在复合材料中分布均匀且没有明显的取向,QF与PA46基体之间形成了氢键的结合;材料的结晶度随着QF含量的增加而降低,QF的加入提高了PA46的结晶速率,起到了异相成核剂作用,但是QF与PA46间的界面作用阻碍了PA46分子的有序排列,降低了结晶度;随着降温速率的增加,PA46和QF/PA46复合材料的结晶峰都从高温向低温方向移动,结晶的范围随降温速率的增加而变宽。力学性能测试结果表明：随着QF含量的增加,QF/PA46复合材料的拉伸强度和弯曲强度都显著增加,且与人体自体骨组织的力学强度相接近。复合材料的细胞实验结果（采用L929成纤维细胞）表明：2种QF含量的QF/PA46复合材料细胞毒性为1级,具有较好的生物安全性。QF/PA46复合材料可以应用于临床的长承载骨修复等相关领域。     

尼龙6/埃洛石纳米管纳米复合材料的制备与性能

通过熔融共混制备了尼龙-6(PA6)/埃洛石纳米管(HNTs)纳米复合材料.研究了HNTs含量对PA6/HNTs纳米复合材料微观形态、力学性能、结晶行为的影响.结果表明,在熔融共混条件下,HNTs不经过任何表面处理即可以纳米尺度均匀地分散于PA6基体中.随着HNTs含量的增加,纳米复合材料的弯曲强度和弯曲模量显著提高.DSC结果显示HNTs的存在起到了成核剂的作用,提高了PA6的结晶温度.HNTs份数少时能提高PA6/HNTs纳米复合材料的结晶度,份数多时会使其结晶度下降和生成不稳定的晶体.     

熔融挤出温度对PA1010/CaCl2复合材料结构与性能的影响

通过共混挤出制备了尼龙1010(PA1010)/CaCl2复合材料,研究了挤出温度对PA1010/CaCl2复合材料结构与性能的影响。结果表明,随着挤出温度的提高,PA1010/CaCl2复合材料的结晶度越小,结晶不完善程度越大;PA1010/CaCl2复合材料的拉伸强度随熔融挤出温度的提高存在极值现象,冲击强度随熔融挤出温度的提高而增加,弯曲强度随挤出温度的提高而降低。提高挤出温度会降低PA1010/CaCl2复合材料的热变形温度。     

废旧轮胎粉/POE-g-MAH复合改性 PA6的制备与性能研究

以PA6为基体、废旧轮胎粉与POE-g-MAH为复合增韧剂,采用双螺杆挤出机,制备了废旧轮胎粉/POE-g-MAH/PA6复合材料,研究了复合增韧剂含量对复合材料力学性能、熔融与结晶行为、晶体结构、热性能以及微观形貌等的影响.结果表明,复合材料的冲击强度和断裂伸长率随复合增韧剂含量的增加而显著提高,而拉伸强度和弯曲强度则正好相反;DSC、XRD和TGA结果表明,复合增韧剂的加入,提高了PA6基体的结晶速率,却降低了其结晶度、晶体结构的完整性和耐热性能.     

表面改性对纳米蒙脱土/聚酰胺6-66复合材料性能的影响

选取三种不同的纳米蒙脱土（nMMT）（分别为钠基蒙脱土（Na-MMT）、氨基酸改性nMMT（OMMT-A）和CH₃（CH₂）₁₇N（CH₃）[（CH₂CH₂OH）₂]+改性nMMT（OMMT-B））,通过熔融共混法制备了不同改性的纳米蒙脱土/聚酰胺6-66（nMMT/PA6-66）复合材料,研究了不同表面改性对nMMT/PA6-66复合材料的结晶、流变和力学等性能的影响。结果表明,nMMT的加入促进了nMMT/PA6-66复合材料中γ晶的形成,提高了复合材料的结晶温度,但加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的异相成核作用效率有一定程度减弱;同时,OMMT-B能更好地改善PA6-66的储能模量,提高PA6-66的流动性。力学性能测试表明,nMMT提高了nMMT/PA6-66复合材料的强度,降低了复合材料的韧性,但效果不同。其中,加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的韧性几乎保持不变,拉伸强度和弯曲强度相对于纯PA6-66分别提高了26%和28%,表现出最佳的综合力学性能。综合研究结果表明,不同表面改性nMMT对PA6-66性能的影响主要取决于改性剂和PA6-66分子链之间相互作用的强弱。      

Morphology,hydrogen-bonding and crystallinity of nano-hydroxyapatite/polyamide 66 biocomposites

Nano-composites for load-bearing bone repair consisting of nano-hydroxyapatite (n-HA) and polyamide 66 were prepared by co-precipitation in ethanol. The relationships between structure and property of the composites were studied. Infrared spectrum results showed that n-HA and PA66 were mainly linked by hydrogen-bonding, which mainly existed between OH of n-HA and amide of PA66. The X-ray diffraction results revealed that the introduction of n-HA to polymeric matrix would weaken the crystallinity of α2 crystals in PA66, and most of the PA66 crystals in the composite were α1 crystals. A differential scanning calorimetry pattern showed that the hydrogen-bonding between organic and inorganic phases in the composite enhanced nucleation spots and played the role of nucleating agent, which resulted in the increase of nucleating speed of PA66 in the composite. However, the relative crystalline degree of PA66 in the composite decreased with the increase of the content of n-HA (the degrees of crystallinity were 27.67% for pure PA66, 23.44% for 30 wt% n-HA/PA66 and 22.98% for 40 wt% n-HA/PA66) because of the high viscosity of the system caused by the addition of n-HA and the hydrogen-bonding between n-HA and PA66.     

CaCl_2/E51/尼龙6复合材料的制备与性能

通过熔融共混法制备了不同CaCl2质量分数的CaCl2/环氧树脂(E51)/尼龙6(PA6)复合材料,利用DSC、流变仪、FTIR和电子拉伸机等研究了不同CaCl2质量分数下CaCl2/E51/PA6复合材料结晶行为及其力学性能,并研究了其受限机制。力学性能结果表明,随着CaCl2质量分数的增加,CaCl2/E51/PA6复合材料拉伸强度呈现出先增大后减小的趋势,当CaCl2质量分数为3%时,复合材料拉伸强度达到最大值82.67 MPa,是纯PA6的拉伸强度(60.5 MPa)的1.366倍,而结晶行为结果表明,增加CaCl2的质量分数,CaCl2/E51/PA6复合材料的成核温度、晶体生长温度、熔融温度及玻璃化转变温度均向低温方向移动,成核密度和成核速率也逐渐减小,结晶能力下降,结晶度由原来25.22%变为9.90%。     

短切碳纤维增强尼龙66复合材料注塑成型工艺模拟

采用毛细管流变仪和自制小型模具,对不同质量分数的短切碳纤维增强尼龙66(CF/PA66)复合材料颗粒进行了熔体流动性能分析和注塑成型工艺模拟,实现少量原料快速模拟CF/PA66的注塑成型工艺参数。研究表明:短切CF/PA66复合材料的熔体属于幂律流体,熔体黏度随温度、压力和CF质量分数变化显著,当温度和压力升高到临界值后熔体流变特性从假塑性区进入牛顿区;随着CF质量分数的增加,CF/PA66复合材料适宜成型温度提高。实验中PA66、CF质量分数为10wt%和20wt%的CF/PA66三种颗粒的适宜成型温度分别为278~285℃、280~287℃、290~298℃,通过对熔体进行Bagley压力校正,三种颗粒适宜成型的最小注塑压力分别为24.3MPa、29.4MPa、35.1MPa;将流变仪模拟所得参数应用于注塑成型工艺,所得样品的拉伸强度与流变仪制备的试样非常接近,进一步说明了毛细管流变仪模拟CF/PA66注塑成型过程的可行性和有效性,为其注塑成型工艺条件提供了理论依据。     

热致液晶聚酰胺/聚酰胺66原位复合材料研究

研究了热致液晶聚酰胺(TLCPa)/聚酰胺66(PA66)原位复合材料的相容性及其成纤机理.转矩流变仪研究证实:TLCPa/PA66的粘度比小于1,利于TLCPa在基体中成纤.差示扫描量热分析(DSC)结果显示:PA66的熔点和结晶温度均随TLCPa含量的增加而下降,同时结晶度和结晶速率随TLCPa含量增加也明显降低,体系具有明显的相容特征.傅立叶红外光谱(FTIR)研究结果显示:液晶聚酰胺与尼龙66分子间存在氢键作用,并且参与形成氢键作用官能团的数量随液晶含量的增加而增加.扫描电子显微镜(SEM)结果显示:在单纯剪切流场条件下,TLCPa分散相在PA66基体中能够变形为微纤结构.     

热致液晶聚酰胺/尼龙66分子复合材料的结晶行为及其相容性研究

用共溶剂法制备了热致液晶聚酰胺/尼龙66分子复合材料.用DSC,WAXD和FTIR对复合材料的结晶行为和相容性进行了综合研究.DSC研究结果显示,不同组成共混物的熔点和结晶温度均发生明显下降,结晶速率和结晶度随液晶含量增加而下降,当液晶含量达到50%(质量分数)时,共混物出现超分子液晶态,体系具有明显的相容特征.WAXD结果显示,面间距随液晶聚酰胺含量增加而增加,说明液晶加入了尼龙66的结晶过程.FTIR结果显示,聚酰胺液晶与尼龙66分子间存在氢键作用,并且参与形成氢键作用官能团的比例随液晶含量的增加而增加.     

Crystallization and thermal properties of polyamide 6 composites filled with different nanofillers

The aim of this research is mainly to study the melting and crystallization behavior of polyamide 6 (PA6) when interacting with different nanofillers. The results show that the addition of nanofillers causes the increase of the peak temperature (T_p) during crystallization, which can be explained by the nucleation effect of the nanofiller. For PA6 and nanocomposites, the α crystal is the dominant crystalline phase. However, the γ form crystal appeared in PA6 containing montmorillonite (MMT) and SiO₂, while the crystallization did not appear in the composites with carbon nanotube (CNTs). For the PA6/CNTs nanocomposites, the length and surface properties of CNTs also had an effect on the crystallization of PA6. Although there are more -COOH groups on the surface of CNTs1^#, the crystallization degree of PA6/CNTs1^# is the lowest. The area of the melting peak of CNTs3^# is relatively large for a shorter size. The crystal-particle distribution is also varied for different dimensions of CNTs treated using three methods and the width of the melting peak of PA6/CNTs3^# is the largest.     

纳米羟基磷灰石/聚乙丙交酯复合材料等温结晶动力学

采用溶液共混法将不同含量纳米羟基磷灰石(n-HA)充填于聚乙丙交酯(PLGA)制得n-HA/PLGA纳米复合材料,用差示扫描量热法(DSC)研究了该复合材料的等温结晶行为并采用Avrami方程处理等温结晶过程,计算结晶动力学参数.结果表明,该n-HA伊LGA复合材料体系结晶速度快慢的温度大部分符合110℃＞100℃＞1...