PA6-b-PDMS嵌段共聚物的合成及其在PA6/硅橡胶共混体系中的应用

摘要

共混改性简单方便，易于实施，是提高聚合物材料性能的重要途径之一。尼龙6(PA6)作为尼龙产品中广泛应用的品种，表现出高强度，优良的耐油性以及热稳定性等优点，但是PA6对缺口十分敏感，从而导致其在受到高速冲击时很容易断裂。与橡胶共混改性是PA6增韧改性的一个重要途径。同时考虑到PA6的强亲水性的缺点，本文采用了具有强疏水性的硅橡胶对PA6进行共混改性。
　　由于PA6与硅橡胶之间极不相容，直接共混很难得到较好的相形态以及优良的力学性能。所以，本文首先合成了一系列结构不同的尼龙6-b-聚硅氧烷(PA6-b-PDMS)多嵌段共聚物，将之作为相容剂应用于PA6与硅橡胶的共混体系中，并进一步探究了PA6与硅橡胶共混体系加工条件以及结构与性能的关系。
　　首先，制备了一系列结构不同的相容剂PA6-b-PDMS多嵌段共聚物。采用羧基封端的低分子量的PA6-2K、异氰酸酯封端的聚硅氧烷(PDMS-NCO)以及偶联剂六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，在高温下本体聚合得到了一系列PDMS链段长度和含量不同的PA6-b-PDMS多嵌段共聚物。
　　然后，对共混加工条件进行优化，探究了相容剂PA6-b-PDMS、纳米SiO2以及阻聚剂2，2，6，6-四甲基哌啶氧(TEMPO)在PA6/硅橡胶共混体系中的作用。研究发现，相容剂PA6-b-PDMS中PDMS链段的长度和含量的不同都会对相形态有一定的影响。其中以聚硅氧烷链段较长，聚硅氧烷含量最高的相容剂Co-2-30的效果最好。另一方面，纳米SiO2也可以起到改善相形态的作用，由于纳米SiO2存在于橡胶与PA6之间的界面上，阻止了分散相颗粒之间的聚并，从而有效地减小了分散相的粒径。当同时采用相容剂和纳米SiO2时，对于共混体系中相形态的改善是最为显著和有效的。阻聚剂TEMPO的作用是使橡胶颗粒得以在基体相中预先分散再进一步交联，这样有效地改善了橡胶颗粒在基体相中的相形态。但是阻聚剂加入量过多会导致橡胶不交联。最终确定了阻聚剂TEMPO的加入量与交联引发剂过氧化二异丙苯(DCP)的加入量之比为r=[TEMPO]/[DCP]=2.0。
　　最后，制备了一系列硅橡胶含量不同的PA6/硅橡胶(PA6/Silicone rubber)共混物并对其结构与性能的关系进行了探究。采用扫描电子显微镜(SEM)对共混物相态进行分析，橡胶分散相的数均粒径均在1.5μm以下，体均粒径在2.0μm左右。对PA6/Silicone rubber共混物中PA6基体相的结晶度xc分析发现，PA6基体相仍具有良好的结晶性，但是随着共混物中橡胶含量的增加导致xc有一定降低。共混物的抗冲击强度σimp与橡胶粒子间距离τ有着重要联系。当τ＜0.8μm左右时，随着τ的减小，共混物的σimp有一个明显的增加;当τ≈0.5μm时，σimp达到最大值;但是随着τ的进一步减小，σimp并没有增加，反而有一定程度的降低。共混物的抗拉伸强度和弹性模量随着橡胶相含量的增加明显降低，当橡胶相含量增加至20 wt％时，共混物的断裂伸长率也有明显的下降。另一方面，虽然由于硅橡胶的加入导致PA6基体的结晶度降低，这对于降低吸水率是不利的，但是PA6/Siliconerubber共混物相比于纯PA6吸水率仍有一定程度的下降。所以，硅橡胶的加入对于降低共混体系的吸水率还是有意义的。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 文献综述

1．2．1 塑料的形变机理

1．2．2 塑料基体的分类

1．2．3 橡胶增韧塑料机理

1．2．4 增容方法

1．2．5 纳米二氧化硅的作用

1．3 研究思路和内容

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究内容

第二章 PA6-b-PDMS多嵌段共聚物的合成与性能的表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验过程

2．2．3 表征方法

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 羧基封端PA6的制备及表征

2．3．2 异氰酸酯封端聚硅氧烷PDMS-NCO的制备及表征

2．3．3 PA6-b-PDMS多嵌段共聚物的制备及表征

2．4 本章小结

第三章 PA6／硅橡胶共混体系的制备与性能的研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验过程

3．2．3 表征方法

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 PA6与甲基乙烯基硅橡胶生胶(PA6／Silicone-110)共混体系

3．3．2 PA6／Silicone rubber共混体系的制备

3．3．3 PA6／Silicone rubber共混物结构与性能的研究

3．4 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

个人简历