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.     

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。     

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。     

Kevlar纤维表面改性对PA6/Kevlar纤维复合材料等温结晶行为的影响

用差示扫描量热仪(DSC)研究了KF表面阴离子接枝尼龙6对PA 6/KF复合材料等温结晶行为的影响。结果表明,PA 6的等温结晶过程主要为成核作用控制;未接枝的KF对PA 6结晶起异相成核作用,提高了PA 6的结晶速率;表面阴离子接枝尼龙6的KF对PA 6结晶仍起异相成核作用,但由于复合材料的界面相互作用提高,同时又会阻碍PA 6分子链的迁移运动,导致表面阴离子接枝PA 6的PA 6/KF复合材料中PA 6组分的结晶速率虽比纯PA 6大,但比未接枝PA 6的PA 6/KF复合材料小,且结晶度也有所下降。     

OMMT改性PA1010/纳米CaCO_3纳米复合材料的非等温结晶和熔融行为的研究

通过加入两种不同层间距纳米有机蒙脱土(OMMT)在双螺杆挤出机上运用熔融共混方法制备尼龙(PA)1010/纳米CaCO3/OMMT三元纳米复合材料,以差示扫描量热仪(DSC)对PA1010纳米复合材料的非等温结晶行为和熔融行为进行研究,确定重要参数。结果发现,OMMT的加入促进了晶核的生成,同时提高了PA1010的结晶温度,使得结晶度提高。层间距小的OMMT会使PA1010纳米复合材料基体的结晶度增加,熔点下降,熔融峰向低温区偏移,结晶更加完善。     

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。      

多壁碳纳米管在尼龙6基体中的异相成核作用

用柔和混合法制备尼龙6/多壁碳纳米管(PA6/MWNTs)复合材料,纳米粒子的良好分散使复合材料出现熔融双峰现象。采用调幅式差示扫描量热仪(MDSC)研究了熔融双峰产生的原因和降温速率、MWNT含量对复合材料熔融行为的影响。结果表明,降温过程中,良好分散的MWNTs在基体中既起显著的异相成核作用,促进基体结晶,又限制了分子链排入晶格,抑制了晶体的生长,导致熔融双峰的出现。同时,降温速率越快,基体结晶时间越短,使低温熔融峰向低温偏移。MWNTs含量增加,异相成核作用越明显,形成的晶体越完善,使低温熔融峰向高温偏移。     

PA6/POE/OMMT纳米复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了熔融插层法制备的尼龙6/乙烯-辛烯共聚物/有机改性蒙脱土(PA6/POE/OMMT)纳米复合材料的结晶行为,用Jeziorny法和Mo法分析了复合材料的非等温结晶动力学,并计算得到了相关的结晶动力学参数.结果表明,纳米粘土对基体有异相成核作用,但随着其在复合材料中含量增加,半结晶时间t...     

高含量炭纤维对尼龙6多重熔融行为的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了高含量炭纤维(CF)对尼龙6(PA6)多重熔融行为的影响．在较低温度等温结晶时，纯PA6呈现四重熔融峰，而CF／PA6(CFO)复合材料则呈现三重熔融峰，高含量炭纤雏的引入有利于PA6等温结晶形成稳定的α晶型，而不形成不稳定的r^*晶型。在较高温度等温结晶时，尼龙晶体生长主要由自身决定，以r晶型为主，CF表面诱导作用的影响减弱；两样品都呈现近似相同的熔融双峰。高含量CF加入使得尼龙的相对结晶度略有增大。     

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.     

Non-isothermal crystallization of polyamide 6 matrix in all-polyamide composites: crystallization kinetic, melting behavior, and crystal morphology

The difference in the melting points of polyamide 66 (PA66) fiber and polyamide 6 (PA6) film permits the preparation of all-polyamide (all-PA) composites by film-packing. Good interface performance and integrated consolidation structure in this all-PA composite are contributed to the similar chemical composition between PA66 fiber and PA6 matrix. In this paper, the non-isothermal crystallization kinetics and melting behaviors of PA6 matrix in all-PA composite are studied by differential scanning calorimetry (DSC), in which the modified Avrami equation, Ozawa model, and Mo equation combining Avrami and Ozawa equation are employed. It is found that the Mo equation exhibits great advantages in treating the non-isothermal crystallization kinetics for both neat PA6 and PA6 matrix in all-PA composite. The crystal morphologies of single PA66 fiber–PA6 composite by polarizing microscope (POM) clearly show a transcrystallinity layer of PA6 around PA66 fiber that proves a remarkable nucleation effect of PA66 fiber surface on the crystallization of PA6 matrix.     

芳纶纤维的磷酸表面处理及其树脂基复合材料界面性能

采取不同浓度的磷酸水溶液对芳纶纤维进行表面处理, 并对不同处理条件下芳纶纤维的单丝强度、表面性质及其环氧树脂复合材料的界面性能进行了分析和测试。结果表明: 20 wt %磷酸溶液处理的芳纶纤维, 纤维表面含氧官能团含量最高; 继续提高磷酸溶液的浓度, 含氧官能团含量下降, 纤维表面趋于平整, 单丝强度上升。用20 wt %磷酸溶液处理芳纶纤维, 纤维/ 环氧树脂基复合材料的层间剪切强度达到62 MPa , 界面剪切强度提高18 % , 是一种简单有效的表面处理方法。纤维表面粗糙度和纤维表面含氧官能团的数量是影响芳纶纤维/ 环氧树脂复合材料界面结合性能的关键因素。      

改性马来酸酐橡胶接枝物增韧尼龙6的制备及表征

为了促进橡胶接枝物与尼龙6(PA6)的相容性并提高增韧效果,利用马来酸酐和对苯二胺合成了一种含酰胺键的二元羧酸,命名为对苯马来二酰胺二酸(改性马来酸酐,MDMA),并将MDMA接枝到三元乙丙橡胶(EPDM)上,制备出不同接枝率的改性马来酸酐橡胶接枝物(EPDM-g-MDMA),以EPDM-g-MDMA与PA6质量比为30∶70,通过共混挤出制备了含不同接枝率接枝物的EPDM-g-MDMA/PA6共混物。通过核磁共振和红外光谱对MDMA进行了测试,表明成功合成了所需要的二元羧酸。对共混物进行了相容性测试、DSC、熔融指数(MI)、SEM、拉伸和冲击力学性能测试。结果表明:随着接枝率的增大,共混物的熔融峰温度略有降低,其熔体黏度不断增大,橡胶接枝物在PA6基体中有良好的分散性,使EPDM-g-MDMA/PA6共混物的冲击强度提高了5.5倍,说明EPDM-g-MDMA对PA6的增韧效果较为明显。     

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。     

改性碳纤维增强尼龙6复合材料的制备及性能

通过硝酸酸化处理及尼龙溶液浸渍上浆处理对碳纤维(CF)进行表面改性,制备高强度、高模量,同时具有低熔指和优异加工性能的CF增强尼龙6(PA6)复合材料。采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和熔融指数仪等方法,对复合材料的微观结构、力学性能和结晶行为进行测试和表征。结果表明,经过PA6溶液浸渍上浆处理后的CF表面形成了一层PA6薄膜覆盖层,大大增强了CF与PA6基体的结合力,改善了CF的分散性,提升了复合材料整体的强度与模量,改性CF加入量为8%(质量分数)时复合材料拉伸强度提升80.8%,弹性模量提升513.9%。进一步对复合材料结晶行为的分析表明,改性CF的加入能够促进PA6由γ晶型向更稳定的α晶型转变,提高其结晶温度及结晶速率,使复合材料的结晶更加均匀、完善,从而提高体系黏度,降低复合材料熔融指数,显著提升了复合材料的加工性能。     

Manufacturing and physical properties of all-polyamide composites

Based on the difference in melting points between polyamide 66 (PA66) fiber and polyamide 6 (PA6) matrix, all-polyamide composites were fabricated under various processing conditions. In these all-polyamide composites, the reinforcement and matrix share the same molecular structure unit (–CONH–(CH₂)₅–). Because of the chemical similarity of the two components, good bonding at the fiber/matrix interface could be expected. Effects of processing temperature and cooling rate on the structure and physical properties of composites were investigated by SEM, DMA, DSC analyses, and static tensile test. Fiber/matrix interface strength benefited from elevated processing temperature. The static tensile results showed that the maximum of tensile strength was observed in the processing temperature range of 225–245 °C. At different cooling rates, crystallization temperature of PA6 in the composites was increased compared to the pure PA6 because of the nucleation effect of PA66 fiber surface to the PA6 matrix. A study of the matrix microstructure in a single fiber-polymer composite gave proof of the transcrystalline growth at the fiber–matrix interface, the reason behind which was the similar chemical compositions and lattice structures between PA6 and PA66.     

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.