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聚酰胺66 (Polyanude 6,6,PA66)是聚酰胺树脂中产量最大的品种,具有高强、耐磨、自润滑等优良性能,广泛应用在汽车、电子电器、石油化工等行业。但其存在冲击强度低、吸水率大、热变形温度低等缺陷,通过共混和无机填充的方式可使其性能得到一定的改善。
本文以PA66为主要原料,采用熔融共混的方法,利用热致液晶聚合物(TLCP)进行了增强改性,制备了PA66/TLCP二元复合材料。由于PA66和TLCP的不相容性,本文采用马来酸酐类及环氧类相容剂对PA66/TLCP体系进行了增容。结果表明,邻甲酚醛型环氧树脂(ECN)增容效果较好,在10wt%TLCP和0.3wt%ECN含量下,PA66/TLCP复合材料拉伸强度相比纯PA66提高了11%,冲击强度相比纯PA66提高22%,既有增强效果,又具有增韧效果。扫描电镜(TEM)照片显示冲击断面呈韧性断裂特征,差示扫描量热分析(DSC)显示TLCP的加入降低了PA66的结晶度和过冷度。
为了进一步获得高性能的复合材料,本文在PA66/TLCP复合材料的基础上,添加埃洛石纳米管(HNTs)作为第三组分与TLCP协同增强PA66,制备了PA66/TLCP/HNTs三元复合材料。含有10 wt% TLCP和5wt% HNTs的三元复合材料,相比纯PA66,在冲击强度提高33%的同时,拉伸强度、弯曲强度、热变形温度分别提高了16%、103%、22℃。DSC分析表明HNTs具有一定的异相成核能力,加入5wt%HNTs后,PA66的结晶度从14.7%增加到16.2%。SEM和动态热机械分析(DMA)分析表明HNTs与PA66有较好的界面结合,增加了PA66与TLCP之间的相容性,并辅助TLCP形成了一定数量的微细纤维。流变测试结果表明,TLCP可以降低复合体系粘度和剪切应力,HNTs加入后,体现了一定的牛顿流体的特征。广角X射线衍射分析表明,HNTs加入后,PA66的a2晶型所对应的峰型变化较大,出现宽化、减弱趋势,微晶尺寸小幅减小。
本文还采用DSC对PA66/TLCP/HNTs三元复合材料的非等温结晶动力学进行了研究,用Jeziorny、Ozawa和Mo方法对结果进行了处理,结果表明Jeziorny和Mo方法处理较为理想,而用Ozawa方法处理则不太适用。HNTs的加入降低了Avrami指数n,含有5wt%HNTs的试样具有较高的结晶速率,且使结晶活化能大幅下降。