炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅱ)接枝对CF/PA6复合材料中尼龙6等温结晶动力学的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了炭纤维(CF)表面官能团异氰酸酯化及其阴离子接枝尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料中PA6的等温结晶动力学的影响。结果表明,PA6的等温结晶过程主要为成核作用控制;未接枝的CF对PA6结晶起异相成核作用,提高了PA6的结晶速率;表面阴离子接枝PA6的CF对PA6结晶仍起异相成核作用。但由于增加了复合材料的界面粘结作用,同时又会阻碍PA6分子链的迁移运动,导致表面阴离子接枝PA6的CF／PA6复合材料中PA6组分的结晶速率虽比纯PA6大,但比未接枝PA6的CF／PA6复合材料小,且结晶度也有所下降。     

Kevlar纤维改性尼龙6复合材料的等温结晶动力学及熔融行为

通过改性使Kevlar纤维(KF)成为己内酰胺阴离子开环聚合的活性中心,采用阴离子接枝法在其表面接枝上PA6低聚物,并与基体PA6混合,用挤出和注塑方式制备尼龙6/改性Kevlar纤维(PA6/KF1)复合材料.XPS,ESEM和FTIR分析表明Kevlar纤维表面接枝上了PA6低聚物.DSC测试表明,Kevlar纤维对PA6结晶起异相成核作用,提高了PA6 的结晶速率;由于表面接枝PA6的KF1与基体良好结合,阻碍了PA6分子链的迁移运动,导致其对PA6结晶成核作用不如未改性纤维(KF0);在较低温度下(188～192℃)等温结晶后的PA6呈现Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三重峰的熔融行为;而在较高温度(194℃),纯PA6的熔融行为则呈现熔融双峰;KF的加入同时使PA6的熔融行为发生显著变化.     

尼龙6/Kevlar纤维复合材料的非等温结晶行为及熔融特性

采用阴离子接枝法对K ev lar纤维(KF)进行表面改性,并用挤出方式分别制备尼龙6/未改性K ev lar纤维(PA 6/KF 0)及尼龙6/改性K ev lar纤维(PA 6/KF 1)复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)研究了KF 0和KF 1对PA 6/KF复合材料非等温结晶行为与熔融特性的影响,并与PA 6进行比较。结果表明,KF 0和KF 1起成核作用,提高了基体PA 6结晶的起始温度Tconset,减小其总结晶时间ttotal,同时提高了PA 6熔融时低温峰的相对强度,其中KF 1的效果更为明显;随着冷却速率β的加快,PA 6/KF 0和PA 6/KF 1复合材料中PA 6组分与纯PA 6一样,其Tocnset移向低温,且PA 6的熔融热谱由单重熔融峰向双重熔融行为转变。     

Kevlar纤维表面改性对PA6/KF复合材料力学性能与破坏形态的影响

用挤出和注塑的方法加工了PA 6/K ev lar纤维(KF)复合材料,研究了其拉伸、弯曲和冲击性能以及破坏形态。结果表明,KF表面酰氯化、己内酰胺封端并经阴离子接枝尼龙6处理的PA 6/KF 1复合材料的拉伸强度和弯曲强度均得到明显提高,弯曲模量基本不变,冲击强度则有所下降。由断面形态可知,PA 6/KF 0拉伸破坏呈界面脱粘破坏形态,而PA 6/KF 1复合材料呈部分非界面脱粘破坏。弯曲和冲击破坏时PA 6/KF 1复合材料的断口纤维粘附大量尼龙6树脂,而PA 6/KF 0复合材料粘附尼龙6量很少。界面粘接良好导致PA 6/KF 1复合材料冲击性能下降。     

纳米Al2O3对尼龙6结晶性能的影响

采用硅烷偶联剂KH-560对纳米氧化铝(nano-Al2O3)进行表面处理后与尼龙6(PA6)熔融共混制备PA6/nano-Al2O3复合材料,用扫描电镜(SEM)观察了材料断面形貌,借助差示扫描量热仪(DSC)研究了原料配比及降温速率对PA6/nano-Al2O3复合材料结晶性能影响。结果表明,nano-Al2O3在PA6结晶过程中起异相成核作用,限制了PA6分子链运动,使复合材料玻璃化转变温度及结晶度提高,非等温结晶过冷度降低,结晶速率加快;材料结晶温度、结晶焓、结晶度随降温速率增加而下降。     

Kevlar纤维增强尼龙6复合材料的界面结晶效应

采用阴离子接枝法对Kevlar纤维（KF）进行改性.利用偏光显微镜研究了未改性Kevlar纤维（KF0）和改性Kevlar纤维（KF1）增强尼龙6复合材料的结晶情况,界面横晶的形成机理及影响因素.结果表明,在尼龙6/ KF复合体系中,KF0和KF1的加入都能诱发其表面的基体PA6形成横晶,在低温下纤维的诱发横晶能力小,形成的横晶不致密、不完整;在高结晶温度Tc下形成的横晶完整而致密,纤维的诱发横晶能力大;KF1与基体有较强的结合力,故其诱发横晶能力较KF0强。     

氧化石墨烯/尼龙6复合材料的等温结晶行为

采用液相共混法制备氧化石墨烯(GO)/尼龙6(PA6)复合材料,利用差示扫描量热(DSC)和偏光显微镜(POM)表征该体系的等温结晶行为。结果表明,Avrami方程可较好地描述PA6和GO/PA6复合材料的等温结晶行为,氧化石墨烯对尼龙6起到成核剂作用,使其结晶速率增大,结晶活化能减少。等温结晶温度升高,PA6和GO/PA6的绝对结晶度和结晶速率减少。偏光显微镜观察证实,添加氧化石墨烯后的尼龙球晶细化。     

木粉/低熔点尼龙6复合材料的非等温结晶动力学

利用LiCl改性尼龙6 (PA6),并将其与木粉熔融共混制备了木粉/低熔点PA6复合材料,通过DSC法研究了木粉/低熔点PA6复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明,LiCl降低了PA6的熔点、结晶温度、结晶度和结晶速率,提高了PA6的结晶活化能。木粉是良好的成核剂,能够加快PA6的结晶速率,但却降低了其结晶度。通过Mo法分析木粉/低熔点PA6复合材料的非等温结晶动力学,结果表明,与纯PA6和木粉/PA6复合材料相比,低熔点PA6的F(T)值(表征聚合物结晶快慢参数)最大,LiCl提高了PA6在单位结晶时间内达到一定结晶度时所需的冷却速率,而木粉则与之相反。      

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅲ)接枝对CF/PA6复合材料中PA6多重熔融行为的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了炭纤维(CF)表面异氰酸酯化改性后阴离子接枝尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料中PA6的多重熔融行为的影响。结果表明：CF的加入和其表面的接枝改性都会改变PA6等温结晶所得晶体的晶型和结晶度，且此作用与等温结晶的温度有关。较低的结晶温度下，未接枝CF表面的诱导作用有利于基体PA6形成稳定的α晶型；而表面接枝改性CF与PA6界面相互作用的提高会阻碍基体形成稳定的α晶型，主要形成γ和γ^o晶型。较高温度下，未改性CF表面的诱导作用减弱，基体与纯PA6一样主要形成γ晶型；而接枝改性CF则使得基体倾向形成亚稳定的γ^o型结晶。且未接枝CF的加入使得PA6的表观相对结晶度增大。而CF接枝改性后复合材料的表观相对结晶度减小。     

表面接枝处理的n-HA充填PLGA等温结晶行为的研究

应用示差扫描量热计（DSC）研究了用低分子量聚乳酸（PDLLA）接枝与未接枝两种处理的纳米羟基磷灰石（n-HA）对聚乙丙交酯（PLGA）等温结晶行为及熔融行为的影响,采用Avrami方程处理其等温结晶过程,计算结晶动力学参数;同时用配带热台的偏光显微镜（POM）研究了其结晶的晶核形态。结果表明该体系等温结晶行为可以用Avrami方程来描述;加入n-HA的两种复合材料及PLGA其结晶最快的温度都是110℃,且都是随着结晶温度的提高结晶速率变慢,但接枝的n-HA对提高PLGA基体的结晶速率、熔点及结晶活化能都比未接枝处理的要小。偏光显微镜研究得出加入n-HA的两种复合材料及PL-GA其球径形态相似,且都随温度升高而使结晶速度降低,但加入未接枝的n-HA比接枝后的结晶更快。以上结果说明接枝处理后的n-HA提高了两相界面结合,因而n-HA的异相成核能力比未接枝处理的要差。     

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅳ)接枝对CF/PA6复合材料界面形态的影响

利用偏光显微镜(PLM)研究了炭纤维(CF)表面异氰酸酯化及其阴离子接技尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料界面形态的影响，考察了纤维表面化学性质、结晶温度对CF／PA6复合材料界面形成横晶的影响。结果表明．在低于初始结晶温度至接近熔点范围内，PA6在未接枝与接枝CF表面均可以形成横晶，结晶温度低形成的横晶不致密、不完整，纤维诱发横晶的能力小．结晶温度高形成的横晶完整而致密，纤维诱发横晶的能力大。在相对较低的结晶温度下，接枝CF比未接枝CF具有较高的诱发横晶能力，同时诱发的横晶致密度高且完整性好。     

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%。     

SiO_2-MWNTs/聚乳酸复合材料的冷结晶动力学及球晶形态

为研究多壁碳纳米管(MWNTs)对聚乳酸(PLA)冷结晶动力学和球晶形态的影响,分别以PLA和表面包覆纳米SiO2并接枝硅烷偶联剂的纳米SiO2改性MWNTs(SiO2-MWNTs)为基体和改性剂,经溶液共混法制备了SiO2-MWNTs/PLA复合材料。采用DSC、偏光显微镜、Jeziorny模型和Johnson-Mehl-Avrami模型研究了复合材料的非等温冷结晶动力学和球晶形态。结果表明:SiO2-MWNTs可作为异相成核剂,能有效降低SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶温度,提高晶核生成速率和晶体生长活化能。SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶过程主要由成核作用控制,加入SiO2-MWNTs可同时提高复合材料的结晶速率和结晶度。冷结晶时,PLA球晶尺寸小于熔体冷却结晶时的,且SiO2-MWNTs含量对冷结晶球晶尺寸的影响远小于其对熔体冷却结晶球晶尺寸的。所得结论对优化PLA的结晶结构和性能、制备高性能PLA复合材料具有指导意义。     

动态硫化法制备尼龙6/马来酸酐接枝三元乙丙橡胶高韧合金

采用酚醛树脂(PF)、硫磺(S)与过氧化二异丙苯(DCP)作交联剂,研究了马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-gMAH)的动态硫化对增韧尼龙6(PA6)性能的影响。结果表明,采用PF硫化体系且硫化剂用量为EPDM-g-MAH的1.5%,PA6与EPDM-g-MAH质量比为80/20的合金的综合性能较好,其拉伸强度与缺口冲击强度较未硫化PA6/EPDMg-MAH(80/20)合金分别提高69.5%与128.8%,主要是由于动态硫化提高了PA6与EPDM-g-MAH的相容性。动态硫化还提高了PA6/EPDM-g-MAH合金的热稳定性、PA6的结晶温度和结晶速率。     

Isothermal crystallization kinetics of glass fiber and mineral-filled polyamide 6 composites

In this study, isothermal crystallization kinetics of polyamide 6 (PA6) composites reinforced with surface-treated glass fiber (GF) and natural, clay-type mineral (MN) were investigated by differential scanning calorimetry method in the presence and absence of a nucleating agent (NA). Microstructural features of the composites and interfacial interactions between filler and polyamide phases were also quantified by rheological measurements. The kinetic parameters for the isothermal melt-crystallization process of the samples were determined with the Avrami and Lauritzen–Hoffman models. The crystallization activation energies were determined by the Arrhenius method. It was found that the both fillers yielded a significant increase in the storage modulus of PA6. Kinetic calculations showed that the MN has a more pronounced acceleration effect on the crystallization rate of PA6 than the GF. Introduction of a small amount of NA significantly favored the isothermal crystallization rate of GF-reinforced PA6 but did not accelerate that of MN-reinforced one. Based on the results, it has been highlighted that PA6 composites reinforced with surface-treated GFs and including a small amount of clay-like mineral as a cheap and easy-accessible minor filler could yield the best performance for the injection-molded PA6 parts because the GF enhances the mechanical properties and the clay-like mineral accelerates the crystallization rate.