热塑性聚酰胺6弹性体复合材料的制备及其发泡性能研究

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近年来,热塑性聚酰胺弹性体(TPAEs)发泡材料克服了其它弹性体发泡材料如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)耐久性差、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)密度高等缺点,在鞋类行业中的应用受到了广泛的关注。目前鞋类发泡材料中流行的TPAEs是聚酰胺12(PA12)系TPAEs,然而其价格昂贵,通常应用于高端鞋类。在TPAEs中,热塑性聚酰胺6弹性体(PA6系TPAEs)原料来源广泛、价格低廉、性能优异,在鞋类行业中的应用潜力巨大。本论文通过二元酸法制备了PA6系TPAEs,并加入长余辉发光材料赋予其发光功能,最后用超临界CO2发泡技术制备了相应发泡材料。主要研究内容如下:(1)以PA6为硬段,聚乙二醇(PEG)为软段,合成了软段分子量(300、600和1000)不同的TPAEs。结果表明,随着软段分子量的增加,其拉伸强度和热稳定性逐渐降低,断裂伸长率逐渐增大,结晶度和结晶速率逐渐下降,相分离逐渐明显。当软段分子量为600时,其拉伸强度和断裂伸长率分别为(35.50±3.54)MPa和(316.05±20.58)%。结合上述结果,选用综合性能优异软段分子量为600的PA6系TPAEs作为下文研究基体。(2)以不同种类长余辉发光材料为填料,通过原位聚合法分别制备了绿色、蓝色和橙色夜光PA6系TPAEs复合材料。当填料为Sr Al2O4:Eu2+,Dy3+时,复合材料发出绿色光,随着其填料含量的增加,复合材料的拉伸强度、热稳定性和结晶度呈现先增大后减少的趋势,在填料含量为1.5 wt%时达到最大值。并且其余辉时间和发光亮度随着填料含量的增加而增大,余辉时间分别为36 min、75 min、125 min和148 min。当填料为Sr2Mg Si2O7:Eu2+,Dy3+和Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+时,其复合材料在黑暗环境下分别发出蓝色和橙色光,余辉时间分别为34 min、10 min(含量为1.5 wt%)。(3)用超临界CO2发泡技术制备了PA6系TPAEs发泡材料。结果表明,PA6系TPAEs在发泡压力为10 MPa,发泡时间为2 h的条件下泡孔结构较好。在此工艺条件基础上,研究了发泡温度对复合材料(填料为Sr Al2O4:Eu2+,Dy3+,1.5 wt%)发泡性能的影响,在175℃时,其平均泡孔尺寸达到最大(47.12μm),膨胀率高达8.54,泡孔密度为2.33×10~8cells/cm~3。在此发泡条件下对不同种类长余辉发光复合材料的发泡性能进行了研究。所制备的PA6系TPAEs长余辉发泡材料不仅具有良好的回弹性,在黑暗环境下也能发出绿色、蓝色和橙色光,其在夜光鞋材等领域应用前景广阔。
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