低密度聚乙烯／高岭土对尼龙6的增韧增强协同作用研究（张凌燕, 陈慧杰, 魏婷婷,卜俊芬,赖伟强,唐华伟《非金属矿》2008.3） (1).pdf

第3 1 卷第3 期 2 0 0 8 年5 月 非金属矿 N O n ．M e t a l l i cM i n e s 、，b I ．3 lN O ．3 M a y , 2 0 0 8 低密度聚乙烯／高岭土对尼龙6 的增韧增强协同作用研究 张凌燕陈慧杰魏婷婷卜俊芬赖伟强唐华伟 武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉4 3 0 0 7 0 摘要采用y - 甲基丙烯酰氧基 丙基三甲氧基硅烷 硅烷w D - 7 0 l 殳性高岭土和低密度聚乙烯 L D P E 共同共混改性尼龙6 P A 6 ，以聚 乙烯接枝马来酸酐 P E ．g ．M A H 作增客荆，探讨高岭土和L D P E 对尼龙6 增强增韧的协同作用。结果表明较优配方为P A 6 F L D P E ／高岭土，接枝物 1 0 0 ／7 份／1 5 份／7 份，复合材料弯曲强度提高2 I ．1 ％．缺1 7 冲击强度提高67 ％，吸水率降低3 2 ．5 ％，材料成本降低1 6 ％，抗拉强度和硬度略 有降低。 关键词尼龙6L D P E高岭土力学性能增容剂 中图分类号T Q 3 2 5 ；T D 9 8 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 - 8 0 9 8 2 0 0 8 0 3 0 0 0 3 - 0 4 S t u d yo f t h eS y n e r g i s m so f L D P Ea n dK a o l i nt oR e i n f o r e e dN y l o n 6 Z h a n gL i n g y a n C h e nH u i j i eW e iT i n g t i n gB uJ u n f e nL a iW e i Q i a n g T a n gH u a w e i C o l l e g eo f R e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v c r S 时o f T e c h n o l o g y ，W u h a n , H u b c i4 3 0 0 7 0 A b s t r a c tT h es y n e r g i s m so fk a o l i nm o d i f i e db yy - m e t h a c r y l o y l - p r o w ls i l a n eb l e n d e dw i t hL D P Et Or e i n f o r c e dn y l o n 6b yu s i n gm a l e i c a n h y d r i d eg r a f c e dp o l y e t h y l e n ef P E g - M A H a sac o m p a t i b i l i z e rw e r ed i s c u s s e d ．T h er e s u l t ss h o w e dt h eb e t t e rf o r m u l aW a sP A 6 ，L D P E ／K a 0 I i n ／P E - g - M A H 1 0 0 ／7 ／I5 ／7 ，r e s p o n d i n gt Ot h eb e n d i n gs t r e n g t ho ft h ec o m p o s i t em a t e r i a l si n c r e a s e db y2 1 ．1 ％，n o t c h e di m p a c ts t r e n g t hi n c r e a s e db y6 ．7 ％， w a t e ra b s o r p t i o nd e c r e a s e db y3 2 ．5 ％，t h ec o s t so f m a t e r i a lr e d u c e db y1 6 ％，w h i l et e n s i l es i r e n g t ha n dh a r d n e s sd e c r e a s e dal i t t l e ． K e yw o r d sn y l o n 6L D P Ek a o l i nm e c h a n i c a lp r o p c r t i e se o m p a t i b i l i z e r 尼龙6 P A 6 作为工程塑料的主要品种之一，综 合性能优良，被广泛应用于汽车、电子电器、机械等 领域，在代替传统的金属材料结构方面一直稳定增 长，但因其极性强、吸水性大、吸水后冲击强度和弹 性模量下降，抗蠕变性差等缺点，并且与通用塑料 相比，工程塑料价格昂贵，限制它的使用。】。目前， 国内外关于P A 6 共混改性的研究很多，主要是填充 改性和尼龙合金改性。矿物填料单独填充会使复 合材料韧性损失严重。很多共混弹性体增韧研究 又发现，大量弹性体的加入对复合材料的韧性有改 善，但是材料的刚性损失较严重。随着科学技术的 发展，目前对聚丙烯的改性研究中已有一些关于聚 丙烯／弹性体／无机矿粉三元复合材料的研究1 4 , 5 1 0 本研究探讨了P A 6 ／L D P E ／高岭土三元复合材料的 力学性能，研究高岭土、L D P E 对P A 6 增强增韧的 协同作用，对改善P A 6 性能和降低工程塑料成本有 重要意义。 1 试验 1 ．1 主要原料、设备及仪器 尼龙6 切片，岳阳巴陵石化化工化纤有限公 司；低密度聚乙烯 L D P E ，中国石油化工股份有限 公司北京燕山分公司；马来酸酐接枝聚乙烯 P E 一哥 收稿日期2 0 0 8 ．0 2 ．2 9 - 3 M A H ，宁波能之光新材料科技有限公司；高岭土， 广东茂名高岭土，如为1 0 p ．m ，自度8 3 ．3 ％，用硅烷 W D 一7 0 改性后活化指数为6 5 ．0 ％。 双螺杆配混挤出机，S J S H - 3 0 型，南京橡塑机械 厂；注射成型机，C J 5 0 E - 2 型，震德塑机厂；电子拉力 试验机，R G D - 5 ，深圳市瑞格尔仪器有限公司；洛氏 硬度计，X R H l5 0 型，上海材料试验机厂；Z B C - 2 5 A 简支梁试验机，深圳市瑞格尔仪器有限公司。 1 ．2P A 6 几D P E ／高岭土三元复合材料的制备将 干燥好的改性高岭土粉和P A 6 、L D P E 、接枝物 P E g - M A H 、各种塑料助剂按配方在G H 1 0 D Y 型高速 捏合机中混合均匀。干燥后将物料加入S J S H ．3 0 型双螺杆挤出机的给料斗中，各区挤出温度设置在 1 8 5 ℃- 2 1 5 ℃之间，主机转速在3 5 r ／m i n 下共混、挤 出，冷却后经L Q - 1 0 0 型冷切粒机切粒，粒料经过 干燥后再用C J 5 0 E 一2 型注射成型机制备成测试样 条。注射温度设定一段2 4 0 ℃，二段2 3 5 ℃，三段 2 2 0 ℃。各段射胶压力在4 5 , - - 6 5 M P a 之间，冷却时间 2 5 s 。最后对成型样条进行力学性能测试。复合材 料制备及性能测试流程见图1 。 1 ．3 复合材料的性能测试冲击性能按照G B ／T 1 6 4 2 0 - 1 9 9 6 测试；拉伸性能按G B 厂r1 0 4 0 - 9 2 测 试；弯曲性能按G B9 3 4 1 8 8 测试；洛氏硬度按G B 万方数据 第3 1 卷第3 期 非金属矿2 0 0 8 年5 月 9 3 4 2 8 8 测试；吸水率按G B ／T10 3 4 19 9 8 测试。 图1复合材料制备及性能测试流程 2 试验结果与讨论 2 ．1 L D P E ／高岭土共同直接改性P A 6按照图l 所 示流程，用硅烷、Ⅷ．7 0 改性高岭土填充复合材料， 进行了改性高岭土填充量、L D P E 用量、接枝物用量 三因素三水平正交试验，固定P A 6 用量为1 0 0 份， 每份3 9 。综合各项性能，确定较优配方为改性高岭 土填充1 0 份，L D P E l 0 份，接枝物1 0 份。此配方制 得的复合材料各项性能见表l 。 表1由正交试验确定较优配方下材料的各项性能 类型粕蒜觳抗麓柏M 蝴P a 度洛氏硬度吸荔率 从表l 可看出，材料弯曲强度增大，其它性能均 不及P A 6 纯样，配方有待调整。 2 ．1 ．1 改性高岭土填充量对复合材料性能的影响 固定L D P E 和接枝物用量分别为1 0 份，变动改性高 岭土填充量。改性高岭土填充量的变化对复合材料 各项性能的影响及其变化规律，见图2 。 改性高岭土填充量／份 改性高岭土填充量衔 1 譬1 藤1 耋， 1 1 1 0 0 9 5 9 0 I 8 5 出 8 0 媲 7 5 改性鬲1 1 穹土i j l 冗置／份 图2改性高岭土填充量对复合材料性能的影响 从图2 a 可看出，随着改性高岭土填充量的增 加，弯曲强度先增大后减小，当填充量为1 5 份时，弯 曲强度为3 9 ．9 7 M P a ，比尼龙6 纯样增大8 ．9 ％；抗拉 强度没有呈现明显的变化规律，但最大值4 9 ．7 4 M P a 仍低于尼龙6 纯样。从图2 b 可看出缺E l 冲击强度 逐渐降低，填充量为1 0 份时的1 1 ．8 2 k J ／m 2 和1 5 份 时的1 0 ．2 l I d ／m 2 ，分别比纯样提高了2 2 ．6 ％和5 ．9 ％； 洛氏硬度先增大后减小，填充量为1 5 份时达到峰值 - 4 ‘ 9 8 ．0 ，但还是比纯样降低了1 4 ．7 ％。从图2 c 可看出， 复合材料的吸水性随着改性高岭土填充量的增加呈 直线下降，填充量为1 5 份时的吸水率为1 ．7 8 ％，比 P A 6 纯样降低了3 3 ．6 ％，表明改性高岭土的加入对 尼龙6 的高吸水性有很大改善。 综合各项性能，改性高岭土填充量为15 份时的 各项指标相对较好，填充量过小，复合材料刚性 硬 度、抗拉强度 损失大；填充量过大，改性高岭土微 粉在树脂基体中不能充分分散而形成聚团，与基体 粘结不好，导致性能变差。 2 ．1 ．2L D P E 用量对复合材料性能的影响固定改 性高岭土填充量为1 5 份，接枝物用量为1 0 份，变动 L D P E 的用量。L D P E 用量的变化对复合材料各性 能的影响及其变化规律，见图3 。 ∞5 5 垒5 蠹； 萎 4 L O P E 用量／份 0 ．p 1 0 芒姜1 疆0 蠢 。寄 囊 Ⅱ 盛 L O P E 用量／份 L O P E 片{ 量／份 图3L D P E 用量对复合材料性能的影响 从图3 可看出，随着L D P E 用量的增加，抗拉强 度、弯曲强度、洛氏硬度、吸水率的总体变化趋势是逐 渐降低。弯曲强度的最大值4 6 ．1 1 M P a 比P A 6 纯样增 大了2 5 ．6 ％，说明L D P E 的加入可提高复合材料的弯 曲强度。吸水率在L D P E 用量为7 份时为1 ．7 9 ％，比 P A 6 纯样降低了3 3 ．2 ％。缺口冲击强度在L D P E 用量 为l O 份时达到最大值1 0 ．2 1 k J ／m 2 ，比P A 6 纯样增大 了5 ．9 ％。可以看出，P A 6 ／L D P E ／高岭土三元复合材 料中L D P E 的用量主导着材料的韧性指标，但L D P E 的用量过大时，材料的刚性 抗拉强度、洛氏硬度 降 低幅度较大。综合考虑各因素确定L D P E 用量为7 份。 2 ．1 ．3 接枝物用量对复合材料性能的影响固定改 性高岭土填充量为1 5 份，L D P E 用量为7 份，变动 接枝物的用量。接枝物用量的变化对复合材料各性 能的影响及其变化规律，觅图4 。 接枝物 P E g M A H 的主要作用是增强P A 6 与L D P E 的相容性，L D P E 能否对P A 6 起到增韧 作用，接枝物起着关键作用，但其用量并非多多益 善。从图4 可看出，随着接枝物用量的增加，抗拉 万方数据 第3 1 卷第3 期非金属矿2 0 0 8 年5 月 强度、弯曲强度和洛氏硬度都是先增大后减小，接枝 物用量为7 份和1 0 份时这三项对应指标均相差不 大，但缺口冲击强度在接枝物用量为1 0 份时降低至 8 ．2 9 k J ／m 2 ，比P A 6 纯样降低了1 4 ％。综合考虑确定 接枝物用量为7 份。 。； 蠢； 塾 4 接枝物用量／份 1 1 0 嚣篷 。s 囊 嚣 撮校物用量／份 图4 接枝物用量对复合材料性能的影响 通过配方调优试验，获得较优配方为改性高 岭土填充量1 5 份，L D P E 用量7 份，接枝物用量7 份。 各项性能为缺E l 冲击强度提高6 ．7 ％，弯曲强度提 高2 1 ．1 ％，吸水率降低3 2 ．5 ％，洛氏硬度降低9 ．4 ％， 抗拉强度降低18 ．2 ％。 2 ．2L D P E 单独改性P A 6 用接枝物 P E - g M A H 作增容剂，考察L D P E 单独改性P A 6 的效果。固定 P A 6 用量为1 0 0 份，每份3 9 。按照图1 所示的原则 流程进行关于L D P E 用量和接枝物用量的二因素三 水平正交试验。通过各性能的正交分析结果，可得 L D P E 较合适用量为2 0 份，接枝物用量不同结果有 差异，详细结果见表2 。 表2 正交试验较优配方性能比较 从表2 可明显看出，L D P E 和接枝物的加入可 以明显改善P A 6 的缺口冲击强度，P A 6 ／L D P E ／接枝 物 1 0 0 ／2 0 ／5 时缺口冲击强度比P A 6 纯样增大了 4 6 6 ％，但其它性能与P A 6 纯样相比损失严重。接枝 物用量增大可稍微改善弯曲强度和洛氏硬度，但还 是不及P A 6 纯样，反而缺E l 冲击强度会明显降低。 2 ．3复合材料拉伸断面微观结构分析复合材料 拉伸断面的S E M 照片见图5 ，从图5 可看出，改性 高岭土填充量为15 份时，改性高岭土分散相在树脂 - 5 。 基体中的分散性相对较好，尤其是细粒 小于5 ／a m 改性高岭土与基体的结合较好，分散相和基体之间 的界面较模糊，如图5 a 中A 处所示；只有粒度大于 1o “m 的改性高岭土颗粒被拔出，留下较大的孔洞， 如图中B 处所示；图中C 处是被拔出而未脱落的高 岭土颗粒；从D 处可看出，材料中有一些孔洞并不 是分散相被拔出造成的，可能是挤出或注塑时不均 匀造成的，对材料性能会有影响。所以改性高岭土 填充量为15 份时的抗拉强度和硬度要稍低于纯样。 从图5 b 可看出，改性高岭土填充量为3 0 份时， 细粒高岭土和基体的结合较好，界面较模糊，如图 中A 处所示；随着填充量的增加，改性高岭土微粉 在基体中的团聚现象增加，聚团的粒径增大 超过 10 ／a m ，与基体的结合变弱，聚团被拔出的现象较严 重，拔出后留下较大的孔洞 大于1 0 j a m ，如图中B 、 C 、D 处所示 ，对材料性能影响较大。从微观结构 分析可更进一步证明，改性高岭土填充量过大时会 直接影响材料力学性能，这与宏观性能测试结果一 致。同时也可看出，高岭土的粒度及其在基体中的 分散对材料性能影响较大。 图5 复合材料拉伸断面S E M 照片 1 0 0 0 改性高岭土填充量a ．1 5 4 k b - 3 0 份 2 ．4复合材料直接材料成本估算制备复合材料 所用各原料的市场售价，见表3 。按复合材料的较 优配方尼龙6 ／高岭土／L D P E ／P E ．g ．M A H 1 0 0 份 ／1 5 份／7 份／7 份，复合材料的成本为2 3 6 1 6 元／t 。 复合材料直接材料成本比纯尼龙6 降低1 6 ％，材料 的加工性能和部分力学性能都得到很大改善，可广 泛用于汽车、电子电器和机械等领域。 表3 各原料市场售价 3 结论 对P A 6 ／L D P E ／高岭土三元复合材料力学性能 的研究表明，L D P E 和改性高岭土微粉能够对P A 6 起到增韧增强的协同作用。L D P E 单独改性P A 6 可 使材料的缺口冲击强度显著提高，P A 6 ／L D P E ／接枝 物 1 0 0 ／2 0 ／5 时，缺口冲击强度比P A 6 纯样增大了 4 6 6 ％，但其它性能降低程度较大， 下转第8 页 万方数据 第3 l 卷第3 期 非金属矿2 0 0 8 年5 月 为N a 半径较小，且只带一个电荷，只能吸附一层水 分子，而C a “ 周围可吸附两层水分子，所以钠基膨 润土的层间距小于钙基膨润土的层间距。 2 ．5D T A 测试结果及分析膨润土在加热时会失 去水分，质量减轻，不同的膨润土的失水特征是不相 同的，故可借此加以鉴别。一般来说，蒙脱石的差热 曲线特征有3 个吸热效应。第一个吸热峰在1 0 0 ℃ 一3 0 0 ℃，是逸出层问吸附水的反应，峰形因蒙脱石的 类型有关一般钙基蒙脱石呈现复峰，钠基蒙脱石为 单峰。5 5 0 ℃一7 5 0 ℃逸出层问结构水，出现第二个 吸热峰，形态平缓且宽。9 0 0 ℃～1 2 0 0 ℃出现第三个 放热峰，晶体结构彻底破坏，晶形改变【2 】。云南文山 膨润土及其钠化土的差热分析结果，见图2 。 图2 各种膨润土的D T A 图 a - 原土；b - N a C I 钠化土；c ．N a 2 C O ，钠化土；d - N a F 钠化土 测试结果表明，原土在1 1 7 ℃和1 8 4 ℃，出现两 个比较宽大的第一吸热峰，据此可推断文山膨润土 可能为钙基土，与前测试分析结果相同。在5 0 1 ℃ 和6 5 8 ℃下，分别出现两个较小的吸热峰。与原土 相比，各种钠化土随着钠化效果的增加，吸热峰变得 越来越简单，由双峰逐渐转化为单峰。N a F 钠化土 的吸热峰均为单峰，属于典型的钠基土，钠化效果较 好，晶型结构稳定。N a 2 C O ，钠化土的第一吸热峰为 双峰但两峰相差很大，次峰影响很小。 2 ．6I R 光谱分析红外光谱是探测蒙脱石中分 子及基团的结构、存在形式及联接方式等有效手 段。据文献报导[ I , 3 1p 对无机蒙脱石两言，来源于蒙 脱石自身的吸收峰主要有3 6 2 0 c m 一、3 4 2 0 c m ～、1 0 9 3 c m 一1 、1 0 3 5 c m 一’、9 1 5 c m 一1 、8 4 7 c m 一1 、6 9 4 c m ’‘、5 2 5 c m 一1 、 4 7 0 c m 叫等。经红外光谱测试结果表明，云南文山膨 润土的各种峰形归属，见表5 。其中3 6 2 5 ．3 c m ‘1 强 吸收峰为蒙脱石2 1 结构单元内羟基伸缩振动，在 3 4 3 1 ．2 c m 叫处有较强的吸收峰，是层间水分子的羟 基伸缩振动，表明原土中有较多层间水存在。 表5 云南文山膨润土的I R 光谱分析 渡- i t ／c m l归属 蒙脱石分子内羟基的伸缩振动 层间水分子的羟基伸缩振动 层间水分子的羟基弯曲振动 蒙脱石的S i - O ．S i 反对称伸缩振动 蒙脱石A I ．0 ．H 的伸缩振动 S i ．O - C a 及S i ．．O ．A I 和C a - O 及A l 旬的偶合振动有关 S i ．．O ．C a 及S i 旬．A l 和C a - 3 及A I 旬的偶合振动有关 3 结论 云南文山膨润土主要含有蒙脱石，还有石英、伊 利石、碳酸盐等杂质。其放0 0 1 峰在1 ．5 6 0 2 n m ，层 间距【1 1 为O ．6 n m ，属于钙基膨润土，吸附性能较好， 有很好的应用前景。从钠化改性实验发现，N a C O ，、 N a F 等钠化剂对其钠化效果较好，经这两种钠化剂 改性后，性能达到了一级土标准。 参考文献 f l 】姜桂兰，张培乎，膨润土加工与应用f M 】。北京化学工业出版社， 2 0 0 5 ． 【2 】鞠建英，申东铉膨润土在工程中的开发与应用【M 】．北京中国 建筑工业出版社。2 0 0 3 【3 】朱利中，陈宝粱．有机膨润土及其在污染控制中的应用【M 】．北京 科学出版社，2 0 0 6 ． 【4 】高归风．陈强．侯海山．高纯钠基膨润土制备新工艺研究【J 】．非金 属矿．1 9 9 9 ，2 2 4 3 6 - 3 7 ， 【5 】赵兵．钠基膨润土的制备【J 】．分子科学学报。2 0 0 2 ，1 8 1 6 0 - 6 2 ． 【6 】叶新才，王占岐．赵宇宁．改性膨润土处理石化舍油水试验研究 【J 】．非金属矿，2 0 0 4 。2 7 2 4 1 ．- 4 3 ． 【7 】任欣，厉青．田园．膨润土湿法离心提纯试验及要业应用研究【J 】． 非金属矿．2 0 0 6 ．2 9 2 4 1 - 4 3 ． 风 上接第5 页 适用于冲击性能要求较高、抗拉伸强 度要求相对较低的制品；L D P E ／高岭土共同直接改 性P A 6 ，可在保证P A 6 整体性能基本不降低的同时， 使材料的弯曲强度提高2 1 ．1 ％，缺口冲击强度提高 6 ．7 ％，吸水率降低3 2 ．5 ％，复合材料直接材料成本比 纯P A 6 降低1 6 ％。 复合材料的显微结构分析结果表明，高岭土的 填充量及其在基体中的分散性对P A 6 复合材料的 力学性能有显著的影响。 - 8 参考文献 【l 】．r ．A l t 珍．熊传溪，等．尼龙6 改- j 生研究进展【J 】国外建材科技。 2 0 0 2 ，2 3 f 3 7 7 - 8 0 ． 【2 】宋国君。殷兰兰．等．尼龙6 共混增韧改性的研究【J 】．塑料．2 0 0 4 ． 3 3 6 6 6 - 7 0 ． 【3 】左建东．冯绍华，等．尼龙6 的增韧耐磨共混改性阴塑料科技。 2 0 0 3 6 5 8 - 6 1 ， 【4 】黄健，张云灿，等P P ／E P D M ／高岭土三元共混体系的脆韧转变川． 工程塑科应用，2 0 0 0 ，2 8 1 0 6 - 9 ． 【5 】顾圆春．邱桂学．等．聚丙烯，弹性体，纳米高岭土三元复合材料 的研究【J 1 ．塑料工业，2 0 0 4 。3 2 1 0 1 5 1 7 ． 风 3 2 9 石 3 O 4 5 ● 6 6 i ．． ， | 翼 删 | 薹 | 薹 卅 Ⅲ枷 万方数据 低密度聚乙烯/高岭土对尼龙6的增韧增强协同作用研究低密度聚乙烯/高岭土对尼龙6的增韧增强协同作用研究 作者张凌燕， 陈慧杰， 魏婷婷， 卜俊芬， 赖伟强， 唐华伟， Zhang Lingyan， Chen Huijie， Wei Tingting， Bu Junfen， Lai WeiQiang， Tang Huawei 作者单位武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北,武汉430070 刊名 非金属矿 英文刊名NON-METALLIC MINES 年，卷期2008，3 被引用次数1次 参考文献5条参考文献5条 1.王银珍.熊传溪 尼龙6改性研究进展[期刊论文]-国外建材科技 200203 2.宋国君.殷兰兰 尼龙6共混增韧改性的研究[期刊论文]-塑料 200406 3.左建东.冯绍华 尼龙6的增韧耐磨共混改性[期刊论文]-塑料科技 200306 4.黄健.张云灿 PP/EPDM/高岭土三元共混体系的脆韧转变[期刊论文]-工程塑料应用 200010 5.顾园春.邱桂学 聚丙烯/弹性体/纳米高岭土三元复合材料的研究[期刊论文]-塑料工业 200410 相似文献10条相似文献10条 1.学位论文 唐华伟 PA6/PE/高岭土复合材料的制备及其界面特征的研究 2007 目前，国内外关于尼龙6PA6改性的研究中，关于PA6/聚乙烯PE/无机非金属矿三元复合材料的研究还比较少。论文研究了PE和无机矿粉共同改性 尼龙6的效果，考察高岭土、PE对尼龙6的增韧增强协同作用，对改善尼龙6的性能、降低工程塑料成本具有重要的意义，同时也为开拓非金属矿在聚合物 中的应用提供研究基础。 试验研究用硅烷WD-70和钛酸酯NDZ-201两种偶联剂对高岭土表面改性，采用聚乙烯接枝马来酸酐PE-MAH作增容剂，通过低密度聚乙烯LDPE和改 性高岭土微粉对尼龙6同时进行共混填充改性，制备PA6/LDPE/高岭土三元复合材料，并进行了力学性能、热学性能和吸水性能的研究，确定了制备三元 复合材料较优的改性配方和工艺条件，取得了有意义的成果。 1．通过高岭土表面改性试验的预评价结果、不同改性粉的填充对比试验结果对比，结果表明钛酸酯NDZ-201对高岭土粉体的改性作用较强，但与 聚合物基体的结合效果不好；硅烷WD-70对高岭土粉体的改性效果较钛酸酯稍差，但与聚合物作用的综合结果比钛酸酯好。 2．在复合材料一步法制备中，PE-MAH对高岭土/PE/PA6共混体系有很好的增容作用，共混体系的分散相尺寸小，力学性能好。当PA6/LDPE/硅烷改性 高岭土/PE-MAH的配比为100份/7份/15份/7份时，制得复合材料的性能与纯尼龙6相比，冲击强度提高6.7％，弯曲强度提高21.1％，弹性模量提高 36.3％，吸水率降低了32.5％，抗拉强度降低18.2％，洛氏硬度降低了9.4％，制备出了性能较好的PA6/LDPE/高岭土三元复合材料。 3．在PA6/LDPE/高岭土三元复合材料的两步法制备中，由于高岭土的大量加入，存在颗粒聚团现象，使制得的复合材料的力学性能和热学性能都有 所降低。当PA6/LDPE/硅烷改性高岭土/PE-MAH的配比为100份/20份/30份/10份时，制得复合材料的力学性能与纯尼龙6相比，缺口冲击强度降低了 4.56％，弯曲弹性模量降低4.58％，抗拉强度降低了36.42％，洛氏硬度降低了28.37％，弯曲强度提高了7.77％，吸水率降低了47.0％，而且熔体流动 速率降低了很多，复合材料的性能有一定的降低。 4．通过对复合材料拉伸断面SEM照片的分析表明，钛酸酯NDZ-201改性的高岭土没有硅烷改性的高岭土与尼龙6基体的结合好；高岭土填充量过多时 ，分散相在基体中的分散性、与基体的粘结性都下降，从而造成性能的下降，与试验的测试结果具有一致性。 5．通过对复合材料的DSC分析可知，LDPE的加入对PA6/LDPE共混物起到了相当好的增韧效果；而改性高岭土的填充能够起到异相成核剂的作用，成 核剂的添加可加快结晶速率，促进聚酰胺的成核和结晶，使球晶颗粒更细微化，能够提高PA6/LDPE/高岭土三元复合材料的拉伸强度、弯曲弹性模量和耐 热性。 6．填料与聚合物界面的形成包括聚合物与填料的接触浸润过程和化学键结合的固化过程。粘接面的完整性直接影响复合材料的性能，而完整粘接 面的形成与填料的几何形态和表面化学反应活性、聚合物的柔韧性和化学结构有关。 7．高岭土填充尼龙6具有以较高比例填充改性降低成本的优势，并可使尼龙6的刚性、耐磨性、耐热性、吸水性和化学稳定性等得以保持或有不同程 度的提高。因此，PA6/LDPE/高岭土三元复合材料在某些领域中的应用，可避免使用纯尼龙6而导致其性能过剩，以减少原料成本，提高经济效益。 2.期刊论文 田世雄.车庆浩.侯茂奇.揣成智.TIAN Shi-xiong.CHA Kyong-ho.HOU Mao-qi.CHUAI Cheng-zhi MAH对 LDPE-g-MAH/PA6性能的影响 -塑料工业2007,3510 采用熔融接枝共混法制备了马来酸酐接枝低密度聚乙烯LDPE-g-MAH及马来酸酐接枝低密度聚乙烯/尼龙6共混物LDPE-g-MAH/PA6,研究了共混物的 流变性能、力学性能和吸水性等.结果表明,共混物有较好的相容性,力学性能、耐热性等均较低密度聚乙烯有所改善.当LDPE-g-MAH中MAH用量为1份,共混 物中PA6用量为40份时,共混物的力学性能最好. 3.学位论文 王新解 尼龙6/聚烯烃/POE反应挤出共混改性研究 2000 该文采用熔融接枝法在同向啮合双螺杆挤出机中制备了LDPE-g-MAH和PP-g-MAH等接枝增容剂,对增容剂进行了红外分析和化学滴定法测定接枝率,以 确定接枝是否成功.在合成增容剂的基础上,通过反应挤出分别制备了尼龙6/LDPE/LDPE-g-MAH/POE和尼龙6/PP/-g-MAH/POE合金;对改性尼龙6合金进行了 溶解性能实验、热分析、形态结构表征、吸水性能和力学性能测试,以及耐溶剂和化学药品性能测试.对共混配比、接枝增容剂种类和工艺条件等因素对 改性尼龙6合金性能的影响,也做了探求. 4.期刊论文 曲建波.章川波.冯见艳.高富堂.QU Jian-bo.ZHANG Chuan-bo.FENG Jian-yan.GAO Fu-tang 尼龙6/低 密度聚乙烯不定岛型海岛纤维生产技术 -合成纤维2007,366 以尼龙6PA6和低密度聚乙烯LDPE为原料,采用共混熔融纺丝技术,制得单纤为5～6 dtex的不定岛型海岛纤维,该纤维在后加工过程中通过苯减量 可得到0.001～0.01 dtex的超细纤维.介绍了这种纤维的制造工艺,讨论了对纤维生产影响较大的工艺参数. 5.学位论文 付瑶 尼龙6/POE-g-MAH/聚乙烯合金体系微观相态与性能研究 1999 该文采用一种由金属茂催化剂制备的具有规整分子链结构的新型聚烯烃热塑性弹性体POE经马来酸酐MAH接枝改性后对PA-6/LDPE体系进行增韧.并 考察了POE-g-MAH对PA6/LDPE体系的增韧和原位增容作用.该文以过氧化二异丙苯DCP为引发剂,在双螺杆挤出机上实现了乙烯-1-辛烯共聚物POE与马 来酸酐MAH的熔融接枝反应,生成POE-g-MAH.此反应过程中伴随着胶连副反应的发生,当MAH/DCP20时,体系中会产生凝胶,随着MAH/DCP比值的减小 DCP用量的增加,接枝率在有所增加的同时,凝胶含量也大大的增加.采用烷熔融挤出法采用双螺杆挤出机制备了PA6/POE/LDPE以及PA6/POE-g- MAH/LDPE共混合金体系,实验表明在POE-g-MAH接枝率及含量没的情况下,以及改变加工条件如温度,转速,加料量等情况下制备了PA6/POE-g- MAH/LDPE的合金.对于这些共混物合金,借助力学实验机及扫描电镜测定了共混合金的缺口冲击性能、拉伸性能和断裂伸长率,亚微相态及冲击断品形貌 ,系统的研究了POE-g-MAH对PA6/LDPE的增容作用.结果表明,纯PA6与LDPE是不相容体系,经MAH接技改性后的POE与PA6发生化学反应,生成的POE-g-MAH共聚 物起到了原位增容的作用,细化了分散相尺寸,有效的改善了合金的力学性能,所得合金的缺口冲击强度达745J/m,表明POE是一种性能优异的冲击改性剂. 6.期刊论文 罗明俊.卢英先.陈庆庆.邓卓.陈德铨.谢文炳.符荣政.LUO Ming-jun.LU Ying-xian.CHEN Qing-qing. DENG Zhuo.CHEN De-Quan.XIE Wen-bing.FU Rong-zheng 新型相容剂M增容PA6／LDPE共混体系的研究 -高分子 材料科学与工程2001,173 制备了新型尼龙／聚烯烃相容剂M，并用双螺杆挤出机制备了PA6／LDPE和PA6／LDPE／M共混物，对其进行了DSC、SEM、DMA和拉伸性能的测 试。研究结果表明，M能通过与PA6的氨基产生氢键缔合或反应而提高PA6／LDPE的相容性，M的加入影响了PA6相的结晶度和玻璃化转变温度，减 小了分散相尺寸，提高了共混物的拉伸性能。 7.学位论文 王善学 低密度聚乙烯/尼龙6原位成纤复合体系结构与性能的研究 2004 该文采用低密度聚乙烯/尼龙6LDPE/PA6体系在不同牵伸速率条件下制备原位复合丝条,讨论了牵伸速率对丝条体系的结晶行为和微纤形态、分布的 影响;分析了微纤结构对丝条体系粘流行为和拉伸性能的影响,同时对比了热压工艺、注射工艺对体系粘流行为和拉伸性能的影响.采用熔融挤出、牵伸的 拉丝工艺制备原位复合丝条.通过DSC、WAXD、IR测试丝条体系的结晶行为,证实PA6相仅以无定形相存在.随牵伸速率的增大,LDPE相结晶度出现先增加后 减小的变化,晶体缺陷增多.通过SEM观察发现,随牵伸速率的增大,PA6相分散球粒迅速消失,微纤直径分布由0.808.3μm减小至0.401.00μm;PA6相向内 部迁移,皮芯结构程度加剧.在牵伸过程中,温度梯度引发强剪切场,剪切场强度及分布与拉伸场共同决定PA6相纤化程度的大小和微纤直径分布.采用毛细 管流变仪测试丝条体系的粘流行为.丝条体系为非牛顿流体,微纤直径大小和网络化结构是影响体系表观粘度的主要因素.丝条体系表观粘度在 170210℃的降幅最大.150℃时,粗大的微纤结构较细密的微纤结构对丝条体系表观粘度影响更大.对于丝条热压体系,150℃时,热压60的表观粘度最大,热 压2的表观粘度次之;190℃和230℃时,热压2的表观粘度相对较高.对于丝条注射体系,150℃、190℃和230℃时,各体系表观粘度均十分接近,表观粘度最低 ,原有微纤结构在加工过程中已基本破坏.采用单丝拉伸测试丝条拉伸性能,发现随牵伸速率以指数形式增大,丝条的拉伸模量、拉伸强度、屈服强度均呈 线性增长,二次均匀拉伸段斜率呈指数增长;断裂伸长率在牵伸速率超过50m/min后大幅减小,屈服点伸长率变化不大.采用热压冲片和注射方法制备哑铃型 试样测试拉伸性能.不同丝条热压体系间拉伸性能的差异减小,随牵伸速率以指数形式增大,拉伸模量和拉伸强度都出现先减小后增大的变化;热压60的断 裂伸长率为160％,其他热压体系均为40％左右.对于丝条注射体系,随牵伸速率以指数形式增大,拉伸模量变化不大,拉伸强度在牵伸速率低于100m/min时 呈减小趋势,而后有所提高;断裂伸长率呈线性减小. 8.期刊论文 揣成智.周晓明.田世雄.李强.Chuai Chengzhi.Zhou Xiaoming.Tian Shixiong.Li Qiang LDPE-g- MAH/PA6共混合金性能的研究 -现代塑料加工应用2007,192 通过选择最佳配方和工艺条件,采用熔融接枝法制备了马来酸酐接枝低密度聚乙烯LDPE-g-MAH;并且采用反应挤出的方法制备了不同组成的LDPE-g- MAH/PA-6共混合金.采用差示扫描量热仪DSC、毛细管流变仪、拉伸测试等手段对共混合金的热性能、流变性能和力学性能进行了研究.结果表明,共混 合金存在2个熔融峰;合金初始熔融粘度较大,且随剪切速率的增大而下降.共混合金体系的拉伸强度在PA6的含量为40时质量分数达到最大值. 9.学位论文 余威 核壳橡胶粒子增韧尼龙6体系及其受限结晶行为研究 2008 聚酰胺是一种重要的工程塑料,长期以来对于聚酰胺合金化和高性能化的研究一直是一个热点的研究方向。本论文以聚酰胺6尼龙6为研究对象,主 要研究了其在具有硬核-软壳的核壳粒子增韧的情况下的断裂性能拉伸和冲击与相形态之间的关系,同时探索了在空间受限的情况下接枝共聚物中,两 相界面及相邻接枝链段对其结晶行为的影响。结果发现,以低密度聚乙烯LDPE为核以官能化顺丁橡胶PB-g-MAH为壳的核壳粒子在增韧