论文部分内容阅读
核-壳粒子增韧结合了弹性体增韧和刚性粒子增强的优点,因此有可能得到比基体更高韧性更好刚性的复合材料。本论文以PP/PA6共混体系作为研究对象,选择合适的界面相容剂,通过反应性共混,形成了以PA6为核、界面改性剂为壳的核-壳粒子形态;利用DSC、DMA以及PLM等手段,系统性地研究了影响核-壳粒子的微观形态结构的因素,并与电镜观察的结果进行了对比;探讨了核-壳粒子对PP基体增韧的机理。最后通过控制分散相粒子的形态结构,在基本上不降低基体模量和强度的前提下,有效地实现了核-壳粒子增韧PP基体的目的,达到韧性、强度和模量三者之间优异的平衡。主要工作总结如下:
1.以马来酸酐热塑性弹性体(TPEg)为PP/PA6共混体系的界面改性剂,通过熔融共混方法制备了其复合材料。以SEM、TEM、DMA、DSC以及PLM为手段,详细研究了所形成的分散相核-壳粒子的微观形态、复合材料的流变行为及其力学性能,并且初步探讨了核-壳粒子的微观结构与复合材料冲击韧性之间的关系。研究结果表明,相对于传统的马来酸酐接枝PP(PP-g-MA),TPEg具有更好的增韧效果(缺口冲击强度提高了4倍),同时拉伸强度和模量仍然保持了较好的水平。
2.选用了三种不同种类的界面改性剂,即EVA-g-MA、POE-g-MA以及SEBS-g-MA,对比研究了三种PP/PA6相容化共混体系的核-壳分散相粒子的形态结构、力学性能和流变性能。结合DSC和TEM观察研究上述三种共混体系中PA6粒子的界面包裹完整程度。在三种PP/PA6相容化共混体系中PA6粒子的整体界面包裹程度的大小顺序为:PP/PA6/EVA-g-MA>PP/PA6/SEBS-g-MA>PP/PA6/POE-g-MA。研究表明,界面包裹程度可能主要是由界面反应动力学控制,而受界面层与PP基体的相容性的影响很小。随着相容剂含量的增加,三种PP/PA6相容化共混体系显示出不同的核-壳形态结构,并且剪切粘度随剪切速率也呈现出不同的变化规律。力学性能和冲击断裂形态的结果表明,三种共混体系的冲击韧性大小顺序为:PP/PA6/SEBS-g-MA>PP/PA6/POE-g-MA>PP/PA6/EVA-g-MA。
3.详细比较了共混体系中各组分的粘度(PP和PA6的粘度)和界面改性剂与PP基体的相容性对PP/PA6/SEBS-g-MA共混物的力学性能与加工流变性能的影响,并且利用PA6组分的分级结晶现象评价了不同PP/PA6共混体系的相容化效果,并且将DSC和流变实验的结果与刻蚀的SEM观察结果进行了对比。对于中等粘度PP基体(M-PP)/低粘度的PA6(L-PA6)/SEBS-g-MA共混体系,当SEBS-g-MA含量仅为6wt%时,共混物的冲击韧性达到了1003J/m。相对于同一条件下纯的PP树脂,其缺口冲击强度提高的幅度超过了12倍,同时强度和模量基本上保持不变。