聚酯酰亞胺液晶聚合物與尼龍6共混體系的研究.pdf

1、本論文合成出一類具有優(yōu)異成纖性能、較高模量以及優(yōu)良耐熱性能的熱致性液晶聚酯酰亞胺(PIDN50和PIDN33，以下統(tǒng)稱PIDN)。與已商業(yè)化的液晶相比，所合成的PIDN的成纖性好，熔融加工溫度適中，容易加工。采用熔融共混的方法制備了一系列的PIDN與尼龍6(PA6)的二元共混體系，以及PIDN／PA6／短切玻璃纖維三元共混體系?？疾炝斯不祗w系的機(jī)械力學(xué)性能，并采用TG、DSC、WAXD、DMA、SEM以及毛細(xì)管流變分析等方法研究了共混體

2、系的結(jié)構(gòu)性能，以及熱致性液晶對(duì)基體PA6耐熱性能、強(qiáng)度和模量的改性效果。本論文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1.綜述了熱致性液晶聚合物與熱塑性樹(shù)脂原位復(fù)合材料以及熱致性液晶聚合物與PA6共混改性的研究進(jìn)展，提出了本論文的目的、意義及設(shè)計(jì)思路。 2.根據(jù)Higashi直接縮聚法的原理，合成了具有良好液晶性能和成纖性能的熱致性液晶聚酯酰亞胺PIDN33和PIDN50，利用核磁共振、DSC、熱重分析、偏光顯微鏡和烏式粘度計(jì)等手

3、段對(duì)聚合物進(jìn)行了表征，研究結(jié)果表明所合成的PIDN具有良好的液晶性、優(yōu)異的成纖性能、良好的耐熱性能、高的熱穩(wěn)定性能和較低的熔融加工溫度。 3.利用熔融共混的方法制備了一系列PIDN與PA6的共混體系。考察了共混體系的力學(xué)性能，并采用TG、DSC、WAXD、DMA和毛細(xì)管流變儀等方法研究了共混體系的熱穩(wěn)定性、結(jié)晶熔融行為、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和流變性能。研究結(jié)果表明： a．隨著PIDN含量增加，PIDN／PA6共混體系的拉伸屈服強(qiáng)

4、度有所增加，整個(gè)共混體系保持著良好的延伸性能，都具有較高的斷裂伸長(zhǎng)率。并且PIDN的加入顯著提高了共混體系的缺口沖擊強(qiáng)度。 b．PIDN的加入對(duì)PA6的結(jié)晶有一定的阻礙作用，隨著PIDN含量的增加，PA6的結(jié)晶峰溫有所下降。WAXD分析顯示，注塑樣條的皮層和芯層的晶型不一樣,在皮層主要是γ晶型，在芯層主要是Q晶型。共混體系的耐熱性能也有所降低，但仍然保持了較高的熱分解溫度。 c．通過(guò)DMA測(cè)試發(fā)現(xiàn)隨著PIDN含量的增加，

5、PA6的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有所降低，但是共混體系的儲(chǔ)能模量和損耗模量較PA6有所提高。 d．PA6和PIDN33、PIDN50都呈現(xiàn)出明顯的剪切變稀的性質(zhì)，在選定的加工溫度下，PIDN的剪切黏度比PA6高，共混體系的剪切黏度在兩者之間。 e．掃描電鏡觀察顯示，PIDN在PA6基體中均勻分散成100nm左右的微球，沒(méi)有觀察到液晶微纖的形成。液晶納米微球的存在對(duì)共混體系起到既增強(qiáng)又增韌的作用。 4、利用熔融共混的方法制備

6、了一系列熱致性液晶聚酯酰亞胺／PA6／短切玻纖三元共混體系(PIDN／GPA6)。研究結(jié)果顯示： a．在玻璃纖維增強(qiáng)PA6基礎(chǔ)上添加PIDN，三元共混體系的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量變化不大，在PIDN33和PIDN50含量為0.5％時(shí)共混體系都出現(xiàn)彎曲強(qiáng)度的極大值，增幅分別為8.4％，11.7％，之后略有下降，但都在含量為5％時(shí)又出現(xiàn)反彈。彎曲模量的變化趨勢(shì)與彎曲強(qiáng)度相同，在PIDN含量為0.5％t時(shí)，增幅分別為14.3％，22.

7、5％。PIDN33的含量對(duì)共混體系的缺口沖擊強(qiáng)度影響不大；當(dāng)PIDN50含量為3％時(shí)，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，增幅為28.2％。 b．PIDN的加入，對(duì)玻纖增強(qiáng)PA6體系的熱失重溫度和結(jié)晶性能影響不大。 c．通過(guò)DMA測(cè)試發(fā)現(xiàn)，PIDN的加入，使共混體系的儲(chǔ)能模量與GPA6相比有較大的提高，當(dāng)PIDN33含量為3％時(shí)共混體系的儲(chǔ)能模量值最大，在50℃時(shí)增幅為28.24％；PIDN50含量為O．5％時(shí)儲(chǔ)能模量值最大，在50

8、"C時(shí)增加了68.8％。共混體系的最高使用溫度也得以提升。另外PIDN的加入使三元共混體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有所提高，當(dāng)PIDN33含量為3％時(shí)，共混體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最高，比GPA6提高了3.45"C；當(dāng)PIDN50含量為1％時(shí)，共混體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最高，比GPA6提高了1.32℃。 d．在所選定的加工溫度下，PIDN液晶聚合物對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍6加工性能沒(méi)有改善。但是在一般注塑的剪切速率(>1000s-1)下，三元共混體系的