PA6/PUR-T/GF复合材料的力学性能研究

采用熔融挤出法制备了尼龙(PA)6/热塑性聚氨酯(PUR-T)/玻璃纤维(GF)复合材料,研究了复合材料的力学性能及其断面形貌。结果表明,PA6/PUR-T复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量较纯PA6明显降低,PA6/PUR-T/GF复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量明显高于PA6/PUR-T复合材料,当GF质量分数超过30%时,PA6/PUR-T/GF复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量高于纯PA6。PA6/PUR-T/GF复合材料的冲击性能也明显优于纯PA6,体现了GF和PUR-T对PA6的协同增强和增韧。     

硅灰石晶须/MCPA6复合材料的结构与性能

采用阴离子聚合制备了硅灰石晶须/浇铸尼龙6(MCPA6)复合材料,探讨了硅灰石晶须对复合材料微观结构、性能的影响以及增强机理。FTIR结果表明硅灰石晶须加入未改变MCPA6的化学结构,复合材料属于物理共混改性。SEM分析显示硅灰石晶须的用量决定了两相界面的黏结状态;当硅灰石晶须质量分数为5%时,晶须能均匀地分散在复合材料中,界面相容性好,此时复合材料综合性能最佳。与纯MCPA6相比,硅灰石晶须/MCPA6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高55.3%、71.5%和58.5%,吸水率降低36%。     

MC尼龙6/聚砜原位复合材料的性能研究

采用阴离子聚合法制备了MC尼龙6(MCPA6)/聚砜(PSU)原位复合材料。利用差示扫描量热、热重分析等方法表征了复合材料的热性能,利用X射线衍射研究了复合材料中MCPA6基体的晶型变化,并对复合材料的力学性能进行了表征。结果表明,随着PSU含量的增加,原位复合材料中MCPA6的结晶温度下降,但复合材料的热分解温度不断增加;纯MCPA6和复合材料中的MCPA6均呈现典型的α晶型衍射峰;当PSU质量分数为2%时,MCPA6的结晶度最小,为30.99%,复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量均达最大值,分别为84.78 MPa和830.50 MPa。     

MC尼龙6/聚砜原位复合材料摩擦磨损性能研究

采用阴离子聚合法制备了MC尼龙6(MCPA6)/聚砜(PSU)原位复合材料,研究了不同PSU含量对MCPA6/PSU原位复合材料的摩擦磨损性能的影响以及在高pv值下复合材料的磨损性能。结果表明,当PSU含量为2%时,MCPA6主要以粘着磨损为主,PSU能够起到很好的支撑作用,复合材料的摩擦系数和磨损达到最小,为纯MCPA6的68.6%,当PSU含量超过2%时,复合材料的耐摩擦性能下降,磨损机理主要表现为粘着磨损和磨粒磨损;在高pv值下,复合材料的性能比纯MCPA6有所下降,这主要是由于磨损机理发生了变化。     

MCPA6/气相SiO_2复合材料的制备及性能研究

以氢氧化钠为催化剂,N-乙酰己内酰胺为活化剂,通过阴离子原位聚合法制备浇铸尼龙6(MCPA6)/气相Si O2复合材料,并利用扫描电子显微镜、差示扫描量热、热重分析、力学性能测试等方法研究了气相Si O2用量对复合材料的微观形态、结晶性能、吸水率、热稳定性能及拉伸和冲击性能的影响。结果表明,经硅烷偶联剂(KH550)处理的气相Si O2能均匀分布在MCPA6中;气相Si O2可促进MCPA6的结晶,降低吸水率,当气相Si O2用量为己内酰胺质量的0.5%时,复合材料的吸水率最低,比MCPA6降低16%;复合材料的热稳定性提高,当气相Si O2用量为己内酰胺质量的2.5%时,复合材料起始分解温度和失重速率最大时分解温度分别比MCPA6提高98.8℃和38℃;随着气相Si O2用量增加,复合材料的拉伸和冲击性能均呈先升高后降低的趋势,当气相Si O2用量为己内酰胺质量的0.5%时,拉伸强度、断裂伸长率及缺口冲击强度较MCPA6分别提高10%,6%和81%。     

PUR-T增韧POM复合材料的制备及其性能

以聚甲醛(POM)为基体,以热塑性聚氨酯弹性体(PUR-T)为增韧剂,二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为增容剂,制备了增韧POM复合材料。研究结果表明,聚酯型PUR-T对POM的增韧效果优于聚醚型PUR-T。POM复合材料的冲击强度和断裂伸长率随着PUR-T含量的增加而增大,当PUR-T质量分数为20%时,复合材料的缺口冲击强度达到21.1 k J/m2,是纯POM的3倍,断裂伸长率达到273%,约是POM的12倍。通过对不同类型增容剂的优选,发现MDI能够实现有效增容,优于其它类型的增容剂,当PUR-T质量分数为10%,MDI质量分数为3%时,复合材料的断裂伸长率由26.4%提高到43.9%,提高了66.3%,增容剂MDI能够有效提高PUR-T与POM的相容性,能够有效起到增容作用。     

不同增容剂对PUR-T/亮氨酸复合材料性能的影响

采用硅烷偶联剂KH–560、环氧树脂E44两种不同的增容剂改性热塑性聚氨酯(PUR-T)/亮氨酸(Leu)复合材料,利用核磁共振氢谱(1H-NMR)仪、傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪对PUR-T的结构进行表征,通过万能试验机、X射线衍射(XRD)仪和热重(TG)分析仪对复合材料的性能进行测试。结合分子模拟技术,探讨了PUR-T与Leu的界面作用。研究结果表明,FTIR谱图中出现PUR-T的特征峰,说明合成的PUR-T为目标产物,1H-NMR谱图中的化学位移也证明了这一结果。当PUR-T/Leu=80/20,KH–560,E44添加量均为1%时,两种改性复合材料的力学性能显著提高,断裂伸长率分别提高了14.7%,5.3%,拉伸强度分别提高了6.1%,7.7%。此外,KH–560和E44中的—OH与Leu中的—OH形成H—O…H—O,同时与PUR-T相互吸附,形成C=O…H—O氢键作用,促使PUR-T与Leu间的界面结合增强,KH–560和E44增容改性的PUR-T/Leu复合材料的混合能和Flory-huggins相互作用参数均低于未改性复合材料,体系可混合性明显提高。     

MCPA6/埃洛石纳米管复合材料性能研究

以氢氧化钠为催化剂,N–乙酰己内酰胺为活化剂,原位聚合制备MCPA6/埃洛石纳米管(MCPA6/HNT)复合材料,并利用凝胶渗透色谱、场发射扫描电子显微镜、差示扫描量热、热重分析和力学性能测试等方法研究HNT用量对复合材料结构和性能的影响。结果表明,HNT的引入使得PA6的分子量下降,分子量分布变宽;经硅烷偶联剂(KH–550)处理后的HNT能均匀分布在MCPA6中,且与基体具有较好的界面性能;HNT可以明显提高复合材料的结晶速率、结晶度以及分解温度;随着HNT含量增加,体系的拉伸强度和缺口冲击强度呈先增大后减小的趋势,而断裂伸长率逐渐下降,当HNT含量为1.5%时,MCPA6/HNT的综合力学性能最佳,拉伸强度和缺口冲击强度分别较MCPA6提高21.3%和14.9%。     

APP/BF–KH550协同阻燃热塑性聚氨酯的性能

以竹纤维(BF)为协同阻燃剂,将聚磷酸铵(APP)引入热塑性聚氨酯(PUR-T)中,制备了膨胀型阻燃复合材料。为了提高PUR-T的分散性,将硅烷偶联剂KH550接枝到BF上。对PUR-T基膨胀型阻燃复合材料进行了燃烧性能、力学性能测试,结果表明:与纯PUR-T相比,PUR-T/APP/BF KH550样品在UL94测试中达到了V 0等级;通过添加8%的APP和2%的BF-KH550,复合材料样品的极限氧指数达到了30.3%;同时,最大热释放速率值下降了86.6%;90%PUR-T/8%APP/2%BF KH550试样的拉伸强度为23.9 MPa,高于90%PUR-T/8%APP/2%BF样品。     

PANF/MCPA6原位复合体系的结构与性能

用原位聚合法制备了聚丙烯腈纤维/铸型尼龙6(PANF/MCPA6)的原位复合材料,研究PANF/MCPA6复合体系随着不同反应时间、不同PANF含量的力学性能、微观形貌和结晶与熔融的变化。结果表明:反应时间30~60 min,FANF添加量为1%时能够明显提高复合体系的强度,随着反应时间延长,PANF含量增加,复合体系韧性呈增加趋势。在反应时间为15 min时1%的PANF在MCPA6基体中能够均匀分布,在240 min未观察到PANF存在。不同反应时间、不同比例的PANF对MCPA6的结晶和熔融影响不大。     

尼龙6/纳米蒙脱土母料的水辅法制备及性能

依据水是蒙脱土的膨胀剂原理,通过实验研究水辅熔融法制备尼龙6/纳米蒙脱土母料的可行性,以及工艺条件、含量对纳米母料制备的影响.在此基础上,通过母料制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,并对其力学性能与热变形温度进行测定.实验表明:通过水辅熔融法能够制备尼龙6/纳米蒙脱土母料;采用15%与30%蒙脱土含量的母料与尼龙6分别按1:4与1:9的比例稀释,两种稀释样品与纯尼龙6相比,拉伸强度分别提高了约24%与11%,弹性模量分别提高了49.8%与22.9%,弯曲强度分别提高了近66.6%与26%,弯曲模量分别提高了85%与16.7%,热变形温度明显提高.     

UHMWPE、PUR-T对PA6共混改性研究

研究了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、热塑性聚氨酯(PUR—T)及增容剂POES的用量对尼龙6(PA6)共混物力学性能的影响。结果表明，UHMWPE、PUR—T均可改善PA6共混物的冲击性能，二者作用互补可进一步提高PA6共混物的韧性；而且在3份POES存在下，PA6／PUR—T／UHMWPE共混物的冲击强度可大幅度提高。是纯PA6的3．2倍，综合性能也得到改善。     

Preparation and characterization of thermoplastic polyurethane elastomer and polyamide 6 blends by in situ anionic ring‐opening polymerization of ϵ‐caprolactam

The blends of thermoplastic polyether‐based urethane elastomer (TPEU) and monomer casting polyamide 6 (MCPA6) were prepared using ε‐caprolactam (CL) as a reactive solvent, and CL sodium as a catalyst at various TPEU contents (2.5–15 phr by weight). In situ anionic ring‐opening polymerization and in situ compatibilization of TPEU/MCPA6 blends were realized in one step. The dissociated TPEU chains acted as macroactivator to initiate MCPA6 chain growth from the TPEU chains. The formed block copolymers (TPEU‐co‐MCPA6), which have been confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy and ¹H‐NMR analysis, improved the compatibility between TPEU and MCPA6. In addition, both differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis studies revealed that the crystallinity temperature, melting temperature, the degree of crystallization, and the glass‐transition temperature of MCPA6 component remarkably shifted to a low temperature with increasing TPEU content. Mechanical properties demonstrated that the impact strength and the elongation‐at‐break of the blends significantly increased with the content of TPEU, whereas a progressive decrease occurred in tensile strength, flexural strength, and flexural modulus. WAXD spectra showed that only α‐form crystal of PA6 component existed in the TPEU/MCPA6 blends. Furthermore, scanning electron microscopes (SEM) of the cryo‐fractured surfaces confirmed a substantially improved compatibility, and reflected a seemly single‐phase morphology. POLYM. ENG. SCI., 46: 1196–1203, 2006. © 2006 Society of Plastics Engineers     

尼龙6/纳米蒙脱土复合材料制备及性能研究

利用活化处理的纳米蒙脱土(OMMT),通过原位插层聚合原理,控制聚合温度、压力、时间等,在聚合管实现连续化稳定制备剥离型尼龙6(PA6)/纳米OMMT复合材料;采用熔融纺丝法制得PA6/纳米OMMT复合纤维;利用X射线衍射、透射电镜(TEM)等方法分析复合材料的结构与性能。结果表明:聚合时控制水与己内酰胺质量比为3%～5%,前聚压力不超过0.4 MPa,后聚压力小于-0.040 MPa,聚合温度240～280℃,聚合时间26～30 h,可制得相对分子质量为18 000～18 600,单体质量分数小于1.6%,含水率小于450μg/g的PA6/纳米OMMT切片;TEM分析表明,纳米OMMT在PA6基体均匀分散;复合材料的力学性能有较大幅度的提高,断裂强度达102.15 MPa,比纯PA6提高了12%;PA6/纳米OMMT复合纤维性能优异,适合轮胎骨架材料的制备要求。