PA66-RCT-rPET-滑石粉復(fù)合材料的研究.pdf

1、工程塑料聚已二酰已二胺(polyamide66，PA66)，俗稱(chēng)尼龍66，具有較高的剛性、耐磨性、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)良的性能，在交通、機(jī)械制造、電子電器等領(lǐng)域已大量應(yīng)用。為了降低成本、適應(yīng)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(shí)用化研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。
　　 近年來(lái)，隨著聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene terephthalate)，PET)在包裝領(lǐng)域中用量的迅速增長(zhǎng)，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(shù)方法得當(dāng)，既可以制備出性/價(jià)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(jì)、社會(huì)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。然而，一般的PA66/rPET復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能往往達(dá)不到預(yù)期要求。究其原因主要在于PA66和rPET的界面結(jié)構(gòu)問(wèn)題和rPET的結(jié)晶

3、問(wèn)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(jié)構(gòu)并加快rPET的結(jié)晶速率成為亟待解決的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。
　　 為了在大幅度提高PA66/rPET復(fù)合材料的韌性的同時(shí)保持或者盡量少降低其剛性（拉伸屈服應(yīng)力、彎曲彈性模量），本工作設(shè)計(jì)出PA66/rPET復(fù)合材料應(yīng)具有如下結(jié)構(gòu)特征：在PA66中加入rPET時(shí)，引入既能與PA66反應(yīng)、又能與rPET反應(yīng)，同時(shí)具有

4、增韌作用的反應(yīng)性增容增韌劑(reactive compatibilizingtoughener,RCT)，在PA66和rPET之間有化學(xué)鍵連接；再采取合適的反應(yīng)性共混工藝，使RCT在能效應(yīng)、熵效應(yīng)的作用下，能自組裝于PA66與rPET之間，形成結(jié)合力強(qiáng)的適度柔性界面區(qū)。這種結(jié)構(gòu)特征使材料在受到外力作用時(shí)，能保證在PA66和rPET之間很好的傳遞應(yīng)力，強(qiáng)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(guò)加入高效

5、、適量的rPET成核劑，加工成型過(guò)程中改變r(jià)PET的結(jié)晶行為，加快rPET的結(jié)晶速率，有效提高復(fù)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(tuán)的單體及輔助單體等為主要原料，采用低粘度反應(yīng)體系，利用“聚合橋連接、反應(yīng)性混配”的原理和技術(shù)研制出了反應(yīng)性增容增韌劑，將PA66、RCT、rPET和成核劑(滑石粉，記為T(mén)a)按一定配比、采取不同的反應(yīng)性共混工藝，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融反應(yīng)共混，制備出

6、了PA66/RCT/rPET/Ta復(fù)合材料。采用分級(jí)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(xué)性能測(cè)定等手段，對(duì)RCT和PA66/RCT/rPET/Ta復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征，得出了如下主要結(jié)果和結(jié)論：
　　 (1)RCT是由兩種單體的均聚物和共聚物，未參加反應(yīng)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(jī)膨潤(rùn)土和鈦白粉四種成核劑對(duì)rPET結(jié)晶行為和力學(xué)性能的影響，優(yōu)選出滑石粉作為rPET的成核劑。滑石粉使rPET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(fù)合材料的拉伸強(qiáng)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(fù)合材料中，RCT中的環(huán)氧官能團(tuán)與PA66和rPET分子鏈上的反應(yīng)性官能團(tuán)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，組分間形成了化學(xué)鍵連接；PA66基體與rPET之間形成了結(jié)合力強(qiáng)的適度柔性界面。
　　 (4)RCT與rPET的反應(yīng)程度大于與PA66的反應(yīng)程度。PA66/RCT/rPET/Ta復(fù)合材料的力學(xué)性能與反應(yīng)性共混工藝密切相關(guān)：PA66預(yù)先與部分RCT反應(yīng)性共混，再與其他物料反應(yīng)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(fù)合材料的拉伸屈服應(yīng)力、彎曲模量逐漸降低，沖擊韌性逐漸提高。當(dāng)PA66/RCT/rPET/Ta組成為66.5/5/28.5/5時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳，拉伸屈服應(yīng)力、彎曲彈性模量、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)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