PA6-弹性体-OMMT复合材料的性能研究.docVIP

PA6/弹性体/OMMT复合材料的性能研究 聚酰胺6(PA6)工程塑料的生产主要其集中在发达国家，大部分是大型石化和化工综合企业，如美国的Dupont、Ticona公司，欧洲的BASF、DSM、Radicl塑料、Honywell公司，以及日本的宇部兴产、东丽、三菱瓦斯化学公司等。这些公司生产规模大、产品性能好、技术开发能力强，每年均有大批新牌号进入市场。目前，国内PA6的生产能力及技术水平虽不断增长，但改性PA6的产业化程度还有所不足，产品种类、性能均远不能满足市场的要求，因此我国每年仍需进口大量PA6树脂及其改性品种。因此，开发新型高性能改性PA6产品已成为当务之急。 为此，本研究将PA6、三元乙丙橡胶/三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM/EPDM-g-MAH)弹性体和有机蒙脱土(OMMT)进行三元复合，使EPDM的韧性和蒙脱土的刚性相结合，以同时提高PA6的韧性、模量和拉伸强度，从而得到综合性能更加优良的材料，同时进一步探讨蒙脱土增强增韧理论。 1.1 原料 OMMT，DK2，浙江丰虹粘土化工有限公司； PA6，1013B，日本宇部兴产株式会社； EPDM，4045，中国石油吉林石化公司； EPDM-g-MAH，F410，宁波能之光有限公司； 二甲苯，分析纯，市售。 1.2 仪器与设备 塑料注塑成型机，SZ-100/80，上海塑料机械厂； 万能制样机，ZHY-W，河北承德试验机总厂； 同向双螺杆挤出机，SHJ-36，南京诚盟化工机械有限公司； 微机控制电子万能试验机，CMT6104，深圳市新三思材料检测有限公司； 悬臂梁冲击试验机，XJU-22，承德试验机有限责任公司； 扫描电子显微镜(SEM)，S-530，日本日立公司； X射线衍射仪(XRD)，D8 ADVANCE，德国Bruker公司。 1.3 样品制备 将干燥处理过的PA6、弹性体(EPDM/EPDM-g-MAH)、OMMT按一定比例混合后，利用双螺杆挤出机熔融共混(机筒温度205~230℃，螺杆转速90 r/min)，经造粒得到PA6/弹性体/OMMT共混粒料，其中PA6/弹性体=80/20。所得粒料经干燥后采用注塑成型机制成标准测试样条。 1.4 性能测试与表征 XRD测试：采用X射线衍射仪测定OMMT片层间距的变化和OMMT用量对PA6晶型的影响。Cu靶Kalpha;辐射源，石墨单色器；管电压40 kV，管电流30 mA；连续扫描记谱，扫描速度1℃/min，扫描范围0.5~6deg;。 力学性能测试：冲击强度按GB 1834-1980进行测试；拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 1040-1992进行测试，标准距离25 mm，拉伸速度50 mm/min；弯曲强度和弯曲模量按GB/T 9341-2000进行测试，试验速度1 mm/min，试样长度120 mm，支点间距48 mm，规定挠度8 mm。 SEM观察：将冲击样条断面常温下喷金处理后，利用扫描电子显微镜观察断面微观形貌；将冲击样条在液氮中浸泡2 h后取出脆断，然后将脆断面在沸腾的二甲苯中刻蚀2 h，喷金处理后利用扫描电子显微镜观察刻蚀断面微观形貌。 2 结果与讨论 本研究利用X射线衍射仪研究了OMMT片层在PA6基体中的分散状态，图1为OMMT、PA6及PA6/OMMT复合材料的XRD曲线。从图1可以看出，OMMT在2theta;为2.85deg;处出现衍射峰，根据X射线衍射条件及Bragg方程计算出对应的层间距为3.096 nm。OMMT与PA6通过熔融插层法共混后，所得复合材料的特征峰中出现OMMT衍射峰。当OMMT用量为2%时，复合材料在2theta;为2.02deg;处出现OMMT衍射峰，其强度相对纯OMMT明显减弱，衍射曲线变得比较平缓，且衍射峰向小角度方向偏移，其对应的OMMT 层间距为4.368 nm，表明此时形成了插层型复合材料。当OMMT用量为5%时，复合材料的OMMT衍射峰几乎消失，这表明此时OMMT片层在PA6基体中剥离，即得到了剥离型复合材料。 2.1 OMMT用量对PA6/弹性体/OMMT复合材料微观形态结构的影响 为了更进一步研究OMMT用量对PA6/弹性体/OMMT复合材料形态结构的影响，本研究将复合材料低温脆断，并采用二甲苯对脆断面进行刻蚀。由于弹性体能溶于二甲苯，而OMMT和PA6则不溶，因此复合材