聚甲亚胺端基对聚甲亚胺/尼龙-6分子复合材料阻聚及力学性能影响的研究

摘要

本文通过原位聚合法制备了两种不同化学结构的聚甲亚胺/尼龙6(PAM/PA6)分子复合材料,PAMl为对苯二甲醛与1,6-已二胺反应制备的聚甲亚胺,PAM2为对苯二甲醛与4,4'-二氨基二苯醚合成的聚甲亚胺.研究中发现聚甲亚胺的端基对ε-己内酰胺的聚合有一定的阻聚作用.作者探讨和分析了聚甲亚胺端基类型对复合材料性能与结构的影响.优化了复合材料的合成工艺条件,对聚甲亚胺的反应动力学、引发剂加入方式对尼龙聚合及尼龙微观形态的表征方法进行了研究.通过实验对理论上得出的聚甲亚胺端基对尼龙阻聚影响的机理进行了初步验证,并利用红外光谱法对此进行了表征.结果表明,聚甲亚胺的醛端基与引发剂氢氧化钠发生了Cannizarro反应,从而对复合材料的制备产生阻聚影响.改变聚甲亚胺合成所用醛/胺原始单体摩尔比的方法,可以减少醛端基在生成的聚甲亚胺分子中的含量.通过两个体系的PAM/PA-6复合材料的力学性能、SEM、XRD、DSC和TEM等测试方法研究复合材料的结构与性能间关系,表明聚甲亚胺端基对复合材料性能有一定的影响.对于PAMl/AP-6体系,复合材料的拉伸强度随着醛/胺比值的减少呈现下降趋势,但是变化幅度不大,如在氢氧化钠加入量为0.09克的体系中,当醛/胺摩尔比由1.0减小到0.95时,复合材料的拉伸强度由64.6MPa减小到59.7MPa,变化率不到8﹪,而其冲击强度却由5.07 KJ/m<'2>增加到23.14KJ/m<'2>,增加了约3.56倍.对于PAM2/PA-6体系,复合材料的拉伸强度与冲击强度随醛/胺摩尔比的变化趋势与引发剂用量有关,通过PAM2分子量、尼龙结晶度、球晶形态、SEM以及DSC等表征方法对这种变化趋势的研究表明,复合材料的力学性能与上述因素有密切的关系.通过ε-己内酰胺单体先与引发剂氢氧化钠成盐的方法可以消除PAM分子链中醛端基对基体聚合的影响,为PAM/PA-6复合材料的工业化应用提供了一定的理论基础.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

§1.1分子复合材料研究进展

1.1.1发展概况

1.1.2分子复合材料的制备方法

1.1.3需要深入研究的相关问题

1.1.4分子复合材料的应用前景和发展

§1.2尼龙系高分子复合材料

1.2.1聚酰胺/聚乙烯、聚丙烯的共混

1.2.2 PA/ABS树脂的共混

1.2.3聚酰胺/弹性体的共混

1.2.4聚酰胺/苯乙烯系共聚物的共混

1.2.5聚酰胺/芳香族聚酯的共混

1.2.6聚酰胺/聚苯醚以及非晶聚酰胺与橡胶的共混

1.2.7刚性粒子增韧尼龙

1.2.8不同品种聚酰胺之间的共混

1.2.9聚酰胺/其它聚合物的共混

§1.3本课题研究背景及主要内容

第二章铸型尼龙及PAM/PA-6复合材料制备与表征方法

§2.1引发剂加入方式对材料力学性能和球晶形态的影响

2.1.1引言

2.1.2实验部分

2.1.3结果与讨论

§2.2复合材料中PAM聚合反应转化率的初步研究

2.2.1引言部分

2.2.2实验部分

2.2.3结果与讨论

§2.3 SEM法研究分子复合材料中尼龙的球晶形态

2.3.1引言部分

2.3.2铸型尼龙和PAM/PA复合材料的溶液表面刻蚀

2.3.3结果与讨论

本章小结

第三章PAM/尼龙分子复合材料制备过程中阻聚反应探讨

§3.1引言部分

§3.2端基影响机理初探

本章小结

第四章PAM1/PA-6分子复合材料中PAM1端基对复合材料力学性能和形态结构的影响

4.1引言

§4.2实验部分

4.2.1主要原料

4.2.3复合材料的测试与表征

§4.3结果与讨论

4.3.1引发剂氢氧化钠的最佳用量的确定

4.3.2 PAM-1/PA-6原位聚合分子复合材料的组成

4.3.3 PAM1/PA-6复合材料的拉伸强度

4.3.4 PAM1/PA-6复合材料的冲击强度

4.3.5 PAM1/PA-6复合材料中尼龙的结晶度

4.3.6复合材料中PAM的分子量的测定

4.3.7复合材料的微观形态的表征

本章小结

第五章PAM2/PA-6分子复合材料中PAM2端基对材料力学性能和形态结构的影响

§5.1引言

§5.2实验部分

5.2.1主要原料

5.2.2本体法PAM2/PA-6复合材料的制备

5.2.3复合材料的测试与表征

§5.3结果与讨论

5.3.1 PAM2/PA-6分子复合材料的拉伸强度

5.3.2 PAM2/PA-6分子复合材料的冲击强度

5.3.3 PAM2/PA-6分子复合材料中尼龙的结晶度

5.3.4 PAM2/PA-6分子复合材料的中PAM的分子量的测定

5.3.5复合材料的微观形态的表征

本章小结

第六章其它消除端基影响方法的初探与比较

§6.1引言

§6.2实验部分

6.2.1主要原料

6.2.2PAM2/PA-6复合材料的制备

6.2.3复合材料的测试与表征

§6.3结果与讨论

6.3.1复合材料中PAM分子量的比较

6.3.2不同方法制备PAM1/PA-6复合材料的拉伸强度

6.3.3不同方法制备的复合材料的冲击强度

本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表或录用的论文