滑石粉填充增强尼龙复合材料的结构与性能研究

摘要

填料填充增强改性是实现尼龙高强度、高模量的有效方法,不同填料有效组合可以发挥各自优势,体现一种协同效果。滑石粉(Talc)作为一种具有较大径厚比的片层状填料能有效提高聚合物强度和刚性。本论文研究了片层状 Talc对尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)的增强以及片层状Talc分别与纤维状GF和球状CaCO3填料增强 PA6、PA66的协同效应。通过熔融共混制备了 Talc/PA6、Talc/CaCO3/PA6、Talc/GF/PA6、Talc/PA66、Talc/PA6/PA66、Talc/GF/PA66等复合材料,主要研究了组分含量和不同粒子组合对 PA6、PA66性能的影响。通过力学性能测试考察了各共混体系的综合力学性能;综合运用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、扫描电镜(SEM)研究了复合材料的熔融及非等温结晶行为、热性能以及微观形态。
　　力学测试分析表明:Talc、Talc/CaCO3、Talc/GF能有效的增强尼龙。PA6增强体系中,Talc/PA6体系拉伸强度和弯曲强度随Talc含量的增加而增加,30wt％时达到最大值,比 PA6分别提高了17%和61%。填料含量保持在30wt%时,Talc(27wt%)/CaCO3(3wt%)/PA6、Talc(10wt%)/GF(20wt%)/PA6复合材料的拉伸强度和弯曲强度比PA6都有明显提高。PA66增强体系中,Talc对PA66具有增强增韧效果,Talc(10wt%)/PA66复合材料的冲击强度比PA66提高了21%,Talc(30wt%)/PA66复合材料的拉伸强度和弯曲强度比PA66分别提高了3%和14%;Talc/GF的组合对PA66有明显的协同效应,Talc(5wt%)/GF(25wt%)/PA66复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比PA66分别提高了15%、35%和35%。
　　DSC测试分析表明:片层状的Talc以及球状CaCO3与纤维状GF的引入对体系的熔融过程影响不大,Tm在很小的范围内变化,但对体系的非等温结晶过程影响较大。填料的加入使得体系的结晶起始温度Ton、结晶峰值温度Tc不同程度的升高、过冷度△T减小、结晶度 Xc增大、半结晶时间 T1/2变长。填料的加入对PA的结晶起到了异相成核作用,加快了成核速率,但是其在高温下结晶以及对大分子链段运动的阻碍使得总体的结晶速率变慢。
　　TG、SEM测试分析表明:片层状Talc的引入阻碍了小分子的逸出扩散,一定程度上延缓了尼龙的热降解。片层状Talc在尼龙基体中均匀分散而且沿流动方向上取向对尼龙的增强有利。Talc/CaCO3能在基体中形成更多的空穴和银纹从而在冲击强度上体现片层状填料与球状填料的协同,Talc/GF能在基体内形成特殊的多维度网络结构在增强尼龙时体现片层状填料与纤维状填料的协同效应。

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第1章 文献综述

1.1 引言

1.2 尼龙的概述

1.3 尼龙的改性

1.4 滑石粉

1.5 协同增强

1.6 本课题研究意义、目的及主要内容

第2章 Talc/PA6复合材料的结构与性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 Talc/PA66复合材料的结构与性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 PPS/PA6、PPS/PA66结构与性能的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表或待发表的论文