形變?nèi)∠虻南鹉z粒子和有機(jī)蒙脫土增韌增強(qiáng)尼龍6的機(jī)理.pdf

1、尼龍6是一種廣泛使用的工程塑料，但因其低的熱變形溫度和脆性等缺點(diǎn)而限制了它的應(yīng)用。通常通過與彈性體共混來提高其韌性，增韌的機(jī)理不僅與彈性相的含量，尺寸，粒徑分布相關(guān)，還與彈性相在基體中的形狀及其分布相關(guān)。加入彈性體提高了尼龍6的韌性，但這是以損失材料的模量和剛性為代價(jià)的，在二元體系中引入有機(jī)蒙脫土得到的共混物納米復(fù)合材料能提高材料的拉伸強(qiáng)度和模量，但降低了材料的韌性。為獲得高強(qiáng)超韌的尼龍6共混復(fù)合材料，本文首先在尼龍6／EPDM-g-M

2、A二元體系注射成型過程中引入剪切應(yīng)力場(chǎng)，控制橡膠粒子的分散與形態(tài)，使橡膠粒子沿剪切力方向伸長(zhǎng)取向，研究具有伸長(zhǎng)取向橡膠粒子的尼龍6／EPDM-g-MA共混物增韌機(jī)理并驗(yàn)證此時(shí)Wu氏判劇的普適性。然后在尼龍6／EPDM-g-MA二元體系中引入有機(jī)蒙脫土，制得共混物納米復(fù)合材料，以研究共混物納米復(fù)合材料的增韌增強(qiáng)機(jī)理。主要研究結(jié)果如下： 1．由動(dòng)態(tài)保壓注射成型得到的共混物動(dòng)態(tài)樣條的沖擊強(qiáng)度在本文研究的所有組分含量?jī)?nèi)均高于由常規(guī)注射成

3、型得到的共混物靜態(tài)樣條的沖擊強(qiáng)度。尤其是當(dāng)橡膠含量高于15wt％時(shí)，動(dòng)態(tài)樣與靜態(tài)樣的沖擊強(qiáng)度值之差超過了30kJ／mn<'2>。掃描電鏡結(jié)果表明動(dòng)態(tài)樣中橡膠粒子尺寸大大減小且分布更加均勻。當(dāng)橡膠含量高于15wt％時(shí)，橡膠粒子沿剪切力方向伸長(zhǎng)取向。將動(dòng)態(tài)樣沖擊強(qiáng)度對(duì)粒間距作圖，也可以構(gòu)建一條主曲線，由圖可知，當(dāng)裂紋擴(kuò)展方向垂直與橡膠粒子取向方向時(shí)，Wu氏判劇對(duì)沿剪切力方向伸長(zhǎng)取向的橡膠粒子仍然適用。動(dòng)態(tài)樣較靜態(tài)樣高出的沖擊強(qiáng)度，與尼龍6的

4、取向，結(jié)晶結(jié)構(gòu)和晶體性能無關(guān)，部分地是因?yàn)閯?dòng)態(tài)樣彎曲強(qiáng)度的提高導(dǎo)致在沖擊過程中未完全斷裂樣條彎曲時(shí)可以吸收更多的能量，但更主要的是由于動(dòng)態(tài)樣中具有伸長(zhǎng)取向的橡膠粒子，當(dāng)裂紋擴(kuò)展方向垂直與橡膠粒子取向方向時(shí)，此種形態(tài)的橡膠粒子在沖擊的過程中可以更有效的減緩裂紋擴(kuò)展的速率，并由此得到更高的沖擊強(qiáng)度。2．共混步驟對(duì)共混物納米復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能并沒有太大的影響，一步共混法得到的共混物納米復(fù)合材料已具有令人滿意的綜合力學(xué)性能。與靜態(tài)樣相比，由

5、于尼龍6與EPDM-g-MA間的界面相互作用的增強(qiáng)和橡膠粒子與蒙脫土更好的分散，動(dòng)態(tài)樣具有更高的力學(xué)性能。有機(jī)蒙脫土在尼龍6／EPDM-g-MA／有機(jī)蒙脫土共混物納米復(fù)合材料中的作用主要有以下幾個(gè)：(1)弱化EPDM-g-MA粒子與尼龍6的界面粘結(jié)，導(dǎo)致橡膠粒子尺寸增大，或阻滯橡膠相的團(tuán)聚，使相區(qū)尺寸減小，這取決于橡膠和蒙脫土的含量。(2)阻止橡膠粒子周圍應(yīng)力體積的疊加，導(dǎo)致共混復(fù)合材料的脆韌轉(zhuǎn)變區(qū)變寬以及韌性的降低；(3)當(dāng)粒間距小于