聚酰胺6（PA6）-EPT體系自顯色現(xiàn)象及性能研究.pdf

1、本論題討論的是一種可以通過氫鍵的作用自組裝成發(fā)色基團(tuán)而使基體著色的方法。首先將聚酰胺6 (PA6)與N，Nˊ-乙撐雙四溴鄰苯二甲酰亞胺(EPT)借助雙螺桿擠出機(jī)熔融混合，制備以PA6為基體的材料(PA6EPT)。然后,我們接下來的研究內(nèi)容有如下兩個(gè)方面：一是對PA6分子鏈與EPT小分子之間形成的氫鍵對基體顯色作用的研究。 利用雙波長薄層掃描儀對PA6、PA6EPT及EPT三者進(jìn)行了顏色表征，發(fā)現(xiàn)PA6與EPT熔融混合后變色；利用

2、傅立葉紅外(FTIR)表征了PA6分子鏈與EPT之間的氫鍵效應(yīng)，由此可以發(fā)現(xiàn)，PA6EPT著色的原因是PA6分子鏈與EPT中的極性基團(tuán)之間形成了氫鍵，從而將PA6分子鏈局部與EPT分子連接起來，形成了發(fā)色基團(tuán)，結(jié)構(gòu)類似異吲哚啉結(jié)構(gòu)；通過變溫紅外比較分析了PA6分子鏈之間的氫鍵與PA6EPT中PA6分子鏈與EPT分子之間的氫鍵的熱穩(wěn)定性；二是對PA6及PA6EPT體系的微觀形態(tài)、結(jié)晶行為、動(dòng)態(tài)力學(xué)及靜態(tài)力學(xué)性能作了研究比較。借助掃描電鏡(

3、SEM)對PA6和PA6EPT材料的微觀形態(tài)進(jìn)行了觀察；利用正交偏光顯微鏡(POM)、X-衍射及紅外分析了PA6和PA6EPT材料的結(jié)晶行為；并用差示掃描量熱儀(DSC)對PA6和PA6EPT材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔融和結(jié)晶溫度的變化進(jìn)行了考察，研究了兩種材料的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過程；通過動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMTA)考察了PA6和PA6EPT材料的損耗因子、儲(chǔ)能模量和模量損耗的變化情況；同時(shí)對PA6和PA6EPT材料在室溫條件下的靜態(tài)力學(xué)性能

4、作了初步考察。 PA6、EPT和PA6EPT三者的反射光譜曲線證實(shí)了EPT加入到PA6基體中，顏色發(fā)生變化，兩者混合后顏色呈現(xiàn)綠光黃色。 利用紅外譜圖分析得知，PA6分子鏈與EPT化合物中極性基團(tuán)之間有氫鍵形成。變溫紅外分析說明，PA6EPT中PA6分子鏈與EPT小分子之間氫鍵的熱穩(wěn)定性比PA6中分子鏈之間氫鍵的熱穩(wěn)定性要高。 DSC分析結(jié)果表明，由于PA6分子鏈與EPT之間的氫鍵作用限制了PA6分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)，

5、PA6EPT摻雜體相對PA6的Tg有所提高；PA6EPT中PA6分子鏈與EPT小分子之間氫鍵的熱穩(wěn)定性大，降溫結(jié)晶過程時(shí)，氫鍵的形成減低了成核位能，成核速率增加，晶核數(shù)目增多，因而結(jié)晶溫度升高。 三種類型的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究表明，改進(jìn)的Avrami方程能描述兩種材料的初始結(jié)晶過程，在“S”形曲線的直線偏移主要是因?yàn)樵诘诙€(gè)階段，晶體相互撞擊的結(jié)果。Ozawa 方法不能描述材料的非等溫過程，而Avrami 與Ozawa結(jié)合的一種

6、方法能成功的描述體系的非等溫過程。分析的結(jié)果是，EPT的存在影響了PA6體系的成核及生長機(jī)制。 室溫紅外對材料結(jié)晶行為的分析結(jié)果表明：PA6EPT與PA6的結(jié)晶類型的研究比較中發(fā)現(xiàn)，EPT分子的加入有利于α晶型的形成，并且X-ray分析也證實(shí)了這一點(diǎn)。 此外，靜態(tài)力學(xué)性能結(jié)果表明：PA6分子鏈與EPT分子之間氫鍵的形成在對其抗拉性能影響不大的情況下，在一定范圍內(nèi)，隨著EPT含量的增加，沖擊性能提高，但繼續(xù)增加EPT的含量

7、時(shí)，其沖擊性能將有下降的趨勢。掃描電鏡（SEM）圖片觀察到，與PA6/顏料109混合物比較發(fā)現(xiàn)，PA6/顏料109中顏料109分散在PA6基體中，且分散不均勻；在PA6EPT中，由于PA6與EPT 之間氫鍵的形成，在圖片中沒有觀察到明顯的相分離，從而進(jìn)一步說明PA6EPT沖擊性能增強(qiáng)的原因。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)表明：由于氫鍵的作用，PA6EPT體系出現(xiàn)兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，且高度明顯下降，那是因?yàn)闅滏I的形成破壞了PA6結(jié)晶的完整性，結(jié)晶能力下