论文部分内容阅读
聚酰胺具有良好加工性能和使用性能,在五大通用工程塑料中居于首要地位。作为高分子材料,聚酰胺本身具有的绝缘性和吸水性限制了它的应用。本文以己内酰胺、11-氨基十一酸和碳材料(石墨烯和碳纳米管)为原料,采用间歇式高压聚合一次投料法和原位熔融缩聚反应制备高性能PA 6/11复合材料,系统地研究了反应釜容积、碳材料添加含量对PA 6/11合成工艺及复合材料的影响,并采用了LCA方法评价合成过程中的环境影响。分别采用1L、5L和10L容积的反应釜,对比研究PA 6/11聚合工艺的差异性,结果发现反应釜容积越小,聚合体系所需的缩聚时间越短,最终聚合所得PA 6/11的相对粘度更大,熔点更高,不同反应釜所合成的PA 6/11热稳定差别不大。采用10L反应釜聚合得到的PA 6/11切片的相对粘度为2.80,添加不同含量的CNTs和GR的PA 6/11复合材料切片的相对粘度分别在2.75和2.73左右。随着CNTs和GR添加量的提高,聚合所得PA 6/11复合材料的低聚物组分的占比不断增多。随着CNTs添加含量的不断增大,复合材料的热稳定性也呈先增后减的变化趋势。在PA6/11聚合物体系中引入GR,所得复合材料的热稳定性随GR添加含量的增大而呈现先减后增的变化趋势。含CNTs的PA 6/11复合材料的注塑成型温度在240~250℃,注射压力在50~60MPa,注射成型模具温度为25℃左右;GR的PA 6/11复合材料的注塑成型温度在235~250℃,注射压力在50~60MPa,注射成型模具温度为75℃左右。碳材料的引入显著地提升了PA 6/11复合材料力学和电学性能,对于添加碳材料的PA 6/11复合材料体系而言,碳材料的添加量在0.10~0.50 wt.%时,复合材料均具有较为优异的力学性能。而当碳材料的添加量达到0.50 wt.%时,复合材料的电学性能最为优异。采用LCA方法进行生命周期影响评价,1L反应釜聚合得到的PA 6/11的环境负影响主要来自于聚合过程,其次是反应釜清洗和萃取过程。随着CNTs或GR添加剂含量的增加,碳排放和能源消耗量都略有上升。