蛭石填充复合及成核剂改性尼龙66的制备与表征

摘要

自尼龙66工业化以来，以其优良的性能，在纤维和工程塑料领域得到了广泛的应用，产量和需求量一直在稳步增长。随着世界经济的发展和各部门对材料提出更高更新的要求以及与其他工程塑料在性价比上的竞争，尼龙66改性开发工作也呈现出如火如荼的态势。无机填料填充改性以及成核剂改性尼龙66作为一种成熟有效的手段，有着广阔的发展前景。本工作选用一种有特殊性能的矿石——蛭石，用不同偶联剂对其进行表面处理，通过熔融共混法制备了一系列蛭石填充改性的尼龙66复合材料。详细研究了挤出工艺条件、表面处理方法及蛭石填充量对尼龙66力学性能的影响；用DSC研究了复合材料的熔融结晶过程及非等温结晶动力学；用X射线衍射法研究了复合材料的结晶结构的变化；用毛细管流变仪考察了蛭石填充对尼龙66流变性能的影响；并用扫描电镜观察了蛭石在尼龙66基体中的分散情况。 向聚合物中加入成核剂是有效改善聚合物材料力学性能及熔融加工性能并对其结构影响较少的一种物理改性方法。本工作选用一种尼龙类高聚物尼龙46及不同粒度的滑石粉作为尼龙66的成核剂，制备了成核剂改性的尼龙66复合材料。研究了尼龙46对尼龙66的熔融结晶过程及结晶结构的影响；研究了滑石粉粒度、表面处理方法对尼龙66熔融结晶过程及力学性能的影响。主要研究结果如下： 1、在所选用的四种表面改性方法中，以钛酸酯与硬脂酸共同改性的蛭石对尼龙66填充增强效果最好；二次挤出工艺制备的复合材料的力学性能要优于一次挤出。 2、蛭石的加入提高了尼龙66的拉伸性能和弯曲性能。随蛭石填充量的增加，尼龙66复合材料的拉伸强度变化不大，都提高了12％左右；弹性模量、弯曲强度和弯曲模量基本呈线性上升趋势，当填充量为26％时，分别提高了115.9％、31.5％、55.3％；当填充量小于16％时，冲击强度随填充量的增加有升高的趋势，填充量大于16％时，冲击强度降低较多。总的来说，钛酸酯与硬脂酸共同改性的蛭石对尼龙66有较好的增强作用，且蛭石的填充量控制在16％左右，材料的综合力学性能最好。 3、蛭石对尼龙66具有有效的异相成核的作用。与纯尼龙66相比，蛭石填充复合材料的结晶温度升高，过冷度降低，结晶峰的半高宽减小，半结晶周期减小。蛭石的加入使尼龙66的结晶前期及后期的Avrami指数均减小，结晶机理发生了改变。随蛭石填充量的增加改变了尼龙66α晶型的不同晶面衍射峰的强度，减小了(002)面的晶粒尺寸，但增大了(200)面的晶粒尺寸，并促使了尼龙66β晶型的生成。 4、蛭石的加入增大了尼龙66体系的表观粘度，改变了其流变性能。随蛭石填充量的增加，复合材料在275℃时的非牛顿指数n先增大后减小；在278℃时，n值为0.76左右，小于尼龙66的0.82；281℃时的n值与尼龙66的较为接近。 5、蛭石填充改性尼龙66复合材料的SEM照片及能谱分析表明：二次挤出工艺制备的复合材料中蛭石粒子细化，粒径在1～3μm左右，分散更均匀，且尼龙66基体对蛭石的包覆效果更好，蛭石与尼龙66树脂之间有较好的粘结作用。 6、尼龙46的加入升高尼龙66了熔融温度，当尼龙46含量在1％以下时，随含量的增加，尼龙66结晶过冷度降低和结晶峰的半高宽减小，含量超过1％时，两者呈现升高的趋势，但结晶温度提高的较多，最高提高了4.6℃。随尼龙46含量的增加，尼龙66的结晶前期Avrami指数呈现增大的趋势，但都要比尼龙66小，结晶后期Avrami指数变化不大。尼龙46的加入，提高了尼龙66的结晶度，细化了晶粒尺寸，但对晶体结构没有影响。 7、滑石粉的加入在尼龙66中起到了异相成核作用，提高了尼龙66的结晶温度，其比表面积的增加和表面处理更有利于尼龙66结晶温度的提高；改变了尼龙66的前期结晶机理，但对后期的结晶机理影响不大；改善了尼龙66的拉伸性能和弯曲性能，但冲击性能下降，表面处理后的滑石粉更有助于尼龙66性能的改善；滑石粉的比表面积对拉伸性能和冲击性能影响不大，对弯曲性能有较大影响。

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

第一章绪论

第二章蛭石填充改性尼龙66复合材料的制备与表征

第三章尼龙46的成核作用对尼龙66的非等温结晶行为及结晶结构的影响

第四章滑石粉的成核作用对尼龙66的力学性能及非等温结晶行为的影响

结论

参考文献

发表论文及专利申请

后记