论文部分内容阅读
PACM12是一种具有独特微晶结构的透明聚酰胺,它具有极其优异的光学性能,但与强结晶型聚酰胺相比力学强度较低。共聚和原位聚合是高分子材料改性的常见方法,本文通过将PA66与PACM12共聚通过制备不同单体比例的共聚物,并对其性能进行表征,探究了这种材料性能与组成的关系。此外通过原位聚合法制备了PCM12粘土纳米复合材料以及PACM12二氧化硅纳米复合材料,研究了纳米颗粒对聚合物性能的影响。主要研究结果如下：1.XRD测试分析结果表明,随着共聚单体比例的变化,共聚物的结晶行为发生改变,在PACM12含量低于34wt%时材料结晶行为与尼龙66相似,XRD衍射角位置在22°为α晶型,结晶度随着单体PACM12含量的增加先减小后增加；当单体PACM12含量高于40wt%时,材料结晶行为与PACM12相似,XRD衍射角位置在19°,半峰宽增加,晶粒尺寸变小,晶体结构变得十分不完善,结晶度随着单体PACM12含量的增加而增加。而在PACM12纳米复合材料中,黏土和二氧化硅的加入会阻碍料的结晶。2.TGA测试分析结果表明,材料的初始分解温度(失重5%)随单体PACM12含量增加而增加,当PACM12含量为34wt%时材料的初始分解温(失重5%)达到了469℃。在PACM12纳米复合材料中,当粘土添加量低于2wt%时,纳米粒子的加入有利于提高PACM12的热稳定性,并且在粘土添加量为2wt%时,其初始分解温(失重5%)达到471℃。3.DSC测试结果表明当单体PACM12含量为28wt%和34wt%时材料出现冷结晶现象,这是由于PACM12的加入导致结晶逐渐不完善的结果,并且在PACM12含量高于40wt%时材料迅速冷却后DSC升温曲线中没有出现熔融峰,而经120℃保温48h的材料显示出较为宽泛的熔融峰,这是由于增加PACM12的含量导致材料结晶速度变慢,在一定的热处理中只能形成不完善的结晶结构。4.DMA测试结果表明,共聚物的玻璃化转变温度随着单体PACM12含量的增加先减小后增加,这种变化规律是由聚合物分子链结构和结晶度共同决定的。当PACM12含量低于34wt%时,随着PACM12含量增加,共聚物结晶度下降,分子间作用力减弱,储能模量和玻璃化转变温度降低,,而在PACM12含量高于40wt%时,聚合物具有不完善的微晶结构,且分子链刚性增加,因此玻璃化转变温度随着PACM12含量的增加而增加,储能模量逐渐降低。对于PACM12纳米复合材料,纳米粘土对聚合物基具有增强作用,并且随其添加量的增加,复合材料的玻璃化转变温度明显提高；而纳米二氧化硅则不能起到增强作用。5.共聚物中单体比例对材料力学性能的影响十分复杂。总的来说共聚物的力学强度随单体PACM12含量的增加而减小,但冲击韧性逐渐提高。当PACM12含量为28wt%和34wt%时,材料有很好力学综合性能,其拉伸强度达到了72和74MPa,而且断裂伸长率高于500%,冲击强度为13.6和14.2KJ/m2；对于PACM12含量为40%的共聚物,其拉伸强度值(64MPa)和冲击强度值(14kJ/m-2)分别比纯PACM12材料提高了16%和33%。在PACM12纳米复合材料中,黏土的加入能增加材料的拉伸强度,其中在粘土添加量为2wt%时材料强度能达到62.76MPa,但冲击强度降低。而二氧化硅的加入会使得材料力学综合性能下降。6.光学性能测试结果表明,随着单体PACM12含量的增加共聚物在可见光波长范围内透光率明显增加,当PACM12含量超过40wt%时透光率超过80%,而PACM12含量低于34wt%的共聚物,则为不透明材料。在PACM12纳米复合材料中,黏土的加入能使得材料的折光指数增加,其中添加8wt%的黏土能使材料折光指数相对于纯透明聚酰胺由1.53增加到1.71,而且透光率能维持在75%以上,而当二氧化硅添加量超过1wt%时材料已基本不具有透明性。