聚酰胺-乙烯-醋酸乙烯酯橡膠共混物的反應性加工和結構與性能研究.pdf

1、聚酰胺(PA)是一種分子主鏈中含有大量酰胺基的重要工程塑料，具有良好的綜合性能和廣泛的應用。乙烯-醋酸乙烯酯橡膠(EVM)是一種含有豐富酯基的特種橡膠，具有良好的綜合性能。聚酰胺類熱塑性彈性體具有良好的力學、耐高溫、耐溶劑等性能，廣泛用于汽車制造、體育器材和電子電器等許多領域。PA與EVM的共混有望開發(fā)出具有二者優(yōu)點的新型聚合物材料。研究PA與EVM之間的主鏈與側基的熔融酯-酰胺交換反應，對于探索聚合物在熔融加工過程中的化學反應、實現(xiàn)P

2、A/EVM共混物的反應性加工和拓展聚酰胺熱塑性彈性體的種類及制備方法具有理論價值和實際意義。本論文研究了PA/EVM共混物的反應性加工，通過動態(tài)硫化和交換反應制備了具有良好綜合性能的共混型和共聚型聚酰胺熱塑性彈性體及其復合材料，系統(tǒng)研究了彈性體的結構與性能。
　　首先，研究了PA/EVM共混物的反應性加工過程，制備了具有良好力學和高溫耐油性能的聚酰胺熱塑性彈性體。采用一種醇溶三元共聚酰胺(tPA)與EVM共混，通過動態(tài)硫化制備了E

3、VM/tPA(70/30)熱塑性彈性體。在動態(tài)硫化過程中，共混物發(fā)生相反轉，EVM橡膠交聯(lián)后成為分散相。隨著交聯(lián)劑過氧化二異丙苯(DCP)的用量增加，彈性體的力學和高溫耐油性能改善。當DCP用量為3.5份和增容劑乙烯-醋酸乙烯酯接枝馬來酸酐用量為5wt％時，彈性體的拉伸強度和斷裂伸長率分別達到24.0 MPa和361％。
　　第二，研究了四乙氧基硅烷(TEOS)與EVM的酯交換交聯(lián)反應，實現(xiàn)了PA/EVM共混物在200℃以上的動態(tài)

4、硫化，為PA/EVM共混物的高溫動態(tài)硫化提供了新的方法和拓寬了加工溫度范圍。硫化動力學分析結果表明，與DCP對EVM的交聯(lián)反應相比，TEOS對EVM的酯交換交聯(lián)反應具有較低的速率常數(shù)和活化能。采用結晶性和耐高溫性比tPA更好的三元共聚酰胺(CTPA)與EVM共混，將酯交換反應應用于EVM/CTPA(70/30)共混物的動態(tài)硫化。原子力顯微鏡分析表明，彈性體中交聯(lián)的EVM為分散相，CTPA為連續(xù)相。隨著TEOS用量增加，EVM/CTPA彈

5、性體的交聯(lián)密度增大，分散的橡膠粒子粒徑變小，力學和高溫耐油性能改善。
　　第三，將GO引入到彈性體的制備過程中制備彈性體/GO復合材料，研究了復合材料的結構與性能。加入GO后，彈性體的100％定伸應力提高。當GO含量為0.91 wt％時，彈性體100％定伸應力從3.2 MPa增大到8.7 MPa。差示掃描量熱分析結果表明，GO對彈性體中CTPA具有較好的異相成核活性，能顯著促進CTPA的結晶，使CTPA結晶溫度提高了20℃左右。等

6、溫結晶動力學分析結果表明，加入GO后，CTPA的Avrami指數(shù)降低至2左右，結晶方式變?yōu)楫愊喑珊硕S生長。少量GO的加入便可以顯著提高彈性體中CTPA的結晶速率，這有利于縮短彈性體的成型加工周期和改善彈性體在成型過程中的結晶，具有實際意義。
　　第四，研究了PA與EVM之間主鏈與側基的熔融酯-酰胺交換反應過程，提出了交換反應的動力學計算方法及接枝共聚物的結構表征方法，并考察了交換反應對共混物形態(tài)結構和性能的影響。將EVM與聚酰胺

7、6(PA6)熔融共混后，反應生成了乙酰胺封端的PA6和接枝共聚物EVM-g-PA6。二丁基氧化錫(DBTO)可以有效促進交換反應。交換反應符合二級可逆反應動力學模型，動力學參數(shù)（速率常數(shù)、活化能、指前因子）受催化劑濃度、共混比和剪切作用的影響。將得到的反應共混物采用選擇性溶解-分離方法進行分離得到了交換反應產物。隨著反應時間的延長，共聚物的產率和PA6組分中乙酰胺端基的含量均提高，同時共混物的形貌和拉伸性能發(fā)生顯著變化。因此，在實際的加

8、工應用中利用PA6/EVM共混物的交換反應，可以實現(xiàn)對共混物結構與性能的調控。
　　最后，提出了接枝共聚物EVM-g-PA6的合成方法，將交換反應與己內酰胺(CL)單體的開環(huán)聚合相結合制備了EVM-g-PA6。共聚物具有典型的微相分離結構，PA6分散相尺寸約200 nm。共聚物具有良好的力學性能，其拉伸強度和斷裂伸長率分別達到12.7 MPa和595％，并具有熱塑性彈性體典型的應力-應變行為。將GO引入到共聚物的制備過程中，制備了