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

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

作者:师大云端图书馆 时间:2020-12-27 分类:硕士论文 喜欢:3090
师大云端图书馆

【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Si02也可以起到改善相形态的作用,由于纳米Si02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Si02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/Siliconerubber)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/Siliconerubber共混物中PA6基体相的结晶度χc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χc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20wt%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。
【作者】张延延;
【导师】李伯耿;范宏;
【作者基本信息】浙江大学,化学工程,2014,硕士
【关键词】嵌段共聚物;尼龙6;硅橡胶;共混;增韧;

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