粒徑及改性方法對PA6-硬石膏粉復(fù)合材料性能的影響研究.pdf

1、硬石膏粉(AⅡ)作為無機(jī)礦物粉體的一種,具有高強(qiáng)度、良好的潤滑和耐磨性等特點,在高分子材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。無機(jī)粒子的含量、粒徑及分布、分散狀態(tài)及表面性質(zhì)等均為影響聚合物基復(fù)合材料性能的重要因素。本研究采用不同偶聯(lián)劑對AⅡ進(jìn)行表面改性,將其與聚酰胺6(PA6)熔融共混,制備得到相應(yīng)的復(fù)合材料,并探討了AⅡ的粒徑及分布、含量以及不同偶聯(lián)劑等因素對復(fù)合材料性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)選用四種不同粒徑(800目、1

2、500目、2000目和3000目,分別用AⅡ-800、AⅡ-1500、AⅡ-2000和AⅡ-3000來表示)的AⅡ與PA6進(jìn)行熔融共混,研究了AⅡ的粒徑及含量對復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果表明,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均隨AⅡ含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢,當(dāng)其含量分別為15份和20份時,拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到最大值,而缺口沖擊強(qiáng)度則隨其含量的增加而降低。在相同的AⅡ含量下,復(fù)合材料的力學(xué)性能隨AⅡ粒徑的減小而增加。DSC

3、和XRD結(jié)果顯示,AⅡ的加入起到了異相成核的作用,提高了PA6的結(jié)晶溫度,同時促進(jìn)了PA6從α晶型向γ晶型的轉(zhuǎn)變。PA6的結(jié)晶度隨AⅡ-3000含量的增加先增大后減小,當(dāng)其含量為15份時,結(jié)晶度達(dá)到最大值。TGA結(jié)果顯示,AⅡ-3000的加入能更好地提高PA6的熱穩(wěn)定性,而AⅡ-3000的含量對復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性影響較小。SEM結(jié)果表明,當(dāng)AⅡ-3000含量小于15份時,AⅡ-3000能夠均勻分散在PA6中,且兩者之間的界面結(jié)合較好。綜

4、合測試結(jié)果可知,當(dāng)加入15份AⅡ-3000時,復(fù)合體系的性能達(dá)到最佳。
　　(2)在上述工作的基礎(chǔ)上,分別采用硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560和鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ201對AⅡ-3000進(jìn)行表面改性,并將其與PA6進(jìn)行熔融共混,研究了不同偶聯(lián)劑對復(fù)合材料性能的影響。FT-IR和XPS結(jié)果表明,偶聯(lián)劑以化學(xué)鍵的形式接枝到了AⅡ-3000的表面。力學(xué)性能測試結(jié)果表明,與未改性的AⅡ-3000相比,改性后的AⅡ-3000能更好地提高復(fù)合材

5、料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,其中KH560對AⅡ-3000的表面改性效果優(yōu)于KH550和NDZ201。DSC和XRD結(jié)果顯示,改性前后AⅡ-3000的加入均起到了異相成核的作用,提高了PA6的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度,有利于促進(jìn)PA6γ晶型的產(chǎn)生。TGA結(jié)果顯示,KH560改性后的AⅡ-3000的加入更有利于提高PA6的熱穩(wěn)定性。SEM結(jié)果表明,KH560改性的AⅡ-3000在PA6中的分散性較好,兩者的界面粘結(jié)效果最好。
　　(3

6、)以KH560為偶聯(lián)劑,采用正交實驗法研究了四種不同粒徑級配(其中AⅡ-3000用量為50份,AⅡ-2000、AⅡ-1500和AⅡ-800總量為50份)對PA6/AⅡ(100/15,w/w)復(fù)合材料性能的影響,發(fā)現(xiàn)經(jīng)合理級配后,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均有所提高,當(dāng)AⅡ-3000/AⅡ-2000/AⅡ-1500/AⅡ-800=50/10/25/10時,拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值,分別為93.5和114.2 MPa;當(dāng)AⅡ