PA66-RCT-rPET-滑石粉復合材料的研究.pdf

1、工程塑料聚已二酰已二胺(polyamide66，PA66)，俗稱尼龍66，具有較高的剛性、耐磨性、耐化學介質等優(yōu)良的性能，在交通、機械制造、電子電器等領域已大量應用。為了降低成本、適應多樣化使用性能的要求，PA66的共混、填充改性已是工程塑料高性能化和實用化研究的重點領域之一。
　　 近年來，隨著聚對苯二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene terephthalate)，PET)在包裝領域中用量的迅速增長，每年就要產(chǎn)生大量的

2、廢舊PET(rPET)。PET主要作為飲料等食品的包裝，貨架期短，又是一次性使用，廢棄PET瓶等包裝制品依然較好的保持著PET的性能，選用廢舊PET瓶片作為改性材料，若技術方法得當，既可以制備出性/價比高的PA66基工程塑料(PA66/rPET)，又使廢棄物資源化，更具有重要的經(jīng)濟、社會意義和學術價值。然而，一般的PA66/rPET復合材料的綜合力學性能往往達不到預期要求。究其原因主要在于PA66和rPET的界面結構問題和rPET的結晶

3、問題。因此將rPET與PA66共混，要制備出綜合性能優(yōu)于PA66的新型PA66基工程塑料，PA66和rPET形成何種界面結構并加快rPET的結晶速率成為亟待解決的科學技術問題。
　　 為了在大幅度提高PA66/rPET復合材料的韌性的同時保持或者盡量少降低其剛性（拉伸屈服應力、彎曲彈性模量），本工作設計出PA66/rPET復合材料應具有如下結構特征：在PA66中加入rPET時，引入既能與PA66反應、又能與rPET反應，同時具有

4、增韌作用的反應性增容增韌劑(reactive compatibilizingtoughener,RCT)，在PA66和rPET之間有化學鍵連接；再采取合適的反應性共混工藝，使RCT在能效應、熵效應的作用下，能自組裝于PA66與rPET之間，形成結合力強的適度柔性界面區(qū)。這種結構特征使材料在受到外力作用時，能保證在PA66和rPET之間很好的傳遞應力，強韌的界面區(qū)能有效地終止剪切形變和銀紋化，具有較高的吸收沖擊能的能力。此外，通過加入高效

5、、適量的rPET成核劑，加工成型過程中改變rPET的結晶行為，加快rPET的結晶速率，有效提高復合材料的剛性或者盡量減少剛性的降低。
　　 基于此，本工作以聚丙烯、彈性體、含有環(huán)氧官能團的單體及輔助單體等為主要原料，采用低粘度反應體系，利用“聚合橋連接、反應性混配”的原理和技術研制出了反應性增容增韌劑，將PA66、RCT、rPET和成核劑(滑石粉，記為Ta)按一定配比、采取不同的反應性共混工藝，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融反應共混，制備出

6、了PA66/RCT/rPET/Ta復合材料。采用分級提取、紅外分析(IR)法、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、偏光顯微鏡(PLM)、熱分析(DSC)、力學性能測定等手段，對RCT和PA66/RCT/rPET/Ta復合材料的結構和性能進行了表征，得出了如下主要結果和結論：
　　 (1)RCT是由兩種單體的均聚物和共聚物，未參加反應的PP和彈性體，PP和彈性體分別與單體的接枝共聚物，單體橋鏈連接的PP與彈性體接枝共聚物，單體

7、橋鏈連接的PP和彈性體及兩種彈性體之間的交聯(lián)物組成的。
　　 (2)綜合考慮苯甲酸鈉、滑石粉、有機膨潤土和鈦白粉四種成核劑對rPET結晶行為和力學性能的影響，優(yōu)選出滑石粉作為rPET的成核劑?；凼箁PET的Tpcc下降了13.6℃，Scc提高到15.4，Tpmc提高了25℃，Smc提高到6.1。rPET/滑石粉復合材料的拉伸強度、彎曲模量分別比原料rPET提高了24％、22％，熱變形溫度提高了3.1℃。
　　 (3)

8、PA66/RCT/rPET/Ta復合材料中，RCT中的環(huán)氧官能團與PA66和rPET分子鏈上的反應性官能團發(fā)生了化學反應，組分間形成了化學鍵連接；PA66基體與rPET之間形成了結合力強的適度柔性界面。
　　 (4)RCT與rPET的反應程度大于與PA66的反應程度。PA66/RCT/rPET/Ta復合材料的力學性能與反應性共混工藝密切相關：PA66預先與部分RCT反應性共混，再與其他物料反應性共混擠出的“二次共混”工藝最優(yōu)。<

9、br>　　 (5)采用最優(yōu)工藝，隨著RCT含量的增加，PA66/RCT/rPET/Ta復合材料的拉伸屈服應力、彎曲模量逐漸降低，沖擊韌性逐漸提高。當PA66/RCT/rPET/Ta組成為66.5/5/28.5/5時，復合材料的綜合力學性能最佳，拉伸屈服應力、彎曲彈性模量、懸臂梁缺口沖擊強度分別是原料PA66的96％、122％和141％，熱變形溫度提高了4.8℃。
　　 (6)采用最優(yōu)工藝，隨著RCT含量的增加，PA66/RCT