cacl2用量對pa6／caci2／gf共混物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及性能影響研究

1、第42卷第1期2014年1月塑料工業(yè)CHINAPLASTICSINDUSTRY99CaCI2用量對PA6／CaCI2／GF共混物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及性能影響研究術(shù)張敏，許恩惠，李誠，王彩紅，魯圣軍’(1貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院，貴州貴陽550025；2國家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽550014)摘要：采用雙螺桿擠出機制備了PA6／CaC1：／玻璃纖維(GF)復(fù)合材料，通過X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱(DSC)研究了CaC

2、I用量對復(fù)合材料的結(jié)晶性能、力學(xué)性能、耐熱性能的影響。結(jié)果表明，CaC1，的加入促進了PA6／CaC1／GF中晶型的生成，且Y晶型用量逐漸減小。隨著CaC1：用量的增加，PA6的熔點和結(jié)晶度都逐漸降低，當(dāng)CaC1：用量大于8％后，復(fù)合材料已不結(jié)晶。隨著CaC1加入量的增加，PA6的熔點和結(jié)晶度都逐漸降低，當(dāng)CaC1用量大于8％后，復(fù)合材料已不結(jié)晶。隨著隨著CaC1用量的增大復(fù)合材料的拉伸強度先增大后減小，最大值為115MPa，復(fù)合材料的

3、缺口沖擊強度和維卡軟化溫度都逐漸減小，當(dāng)CaC1，用量為4％時分別為52kJ／m、1002qC。關(guān)鍵詞：尼龍6；長玻纖；氯化鈣；晶型轉(zhuǎn)變；維卡軟化溫度DOI：103969／jissn1005—5770201401024中圖分類號：TQ3236文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1005—5770(2014)O1—0099—05TheEffectofCaCI2ContentonAggregationStructureandPropertiesofPA

4、6／CaCl／GFblendsZHANGMin，XUEn—hui，LICheng，WANGCaihong一，LUSheng—jun，(1ThematerialandMetallurgyCollege，GuizhouUniversity，Guiyang550025，China；2NationalEngineeringResearchCenterforCompoundingandModificationofPolymericMaterial

5、s，Guiyang550014，China)Abstract：TheeffectofthecontentofCaC1，onthecrystallizationbehaviorandthermalproperties，mechanicalpropertiesofPA6／CaC12／GFcompositewasinvestigatedbyDSC，XRD，whichwerepreparedbythemethodoftwin‘screwextr

6、uderResultsshowedthattheaddingofCaC12promotedthegenerationoftheOt‘formcrystal，andthecontentof—fmcrystalgraduallydecreasedWiththeincreaseoftheCaC12，themeltingpointandcrystaldegreeofPA6decreasedWhenthecontentofCaC12wasabov

7、e8％，PA6／CaC12／GFcompersiteswasalmostinamorphousstate，andthetensilestrengthwasincreasedfirstlyandthenwasdecreased，theminimumwas115MPaThenotchedimpactstrengthandVicatsofteningtemperaturewasgraduallyreducedWhenthecontentofC

8、aC12was4％，thenotchedimpactstrengthandVicatsofteningtemperaturewas52kJ／m，1002℃，respectivelyKeywords：Nylon6：LongGlassFiber；CalciumChloride；CrystalTransition；VicatSofteningTemperature尼龍(PA)6分子中的酰胺基團是極性基團，同時分子鏈末端有氨基和羧基，是一種強極

9、性、分子間能形成氫鍵且具有一定反應(yīng)活性的結(jié)晶型聚合物，因而使PA6具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、阻隔性、耐溶劑性及力學(xué)性能等。金屬離子與高分子極性基團之間的靜電相互作用或絡(luò)合配位作用是高分子材料科學(xué)中的一個重要問題J。近年來通過絡(luò)合配位改變尼龍分子鏈之間作用力(如氫鍵)使熔點降低來制備低熔點尼龍的研究成為熱點。成煦等研究了CaC1和PA6的反應(yīng)，證實了CaC1能破壞分子鏈間的氫鍵，從而降低PA6的結(jié)晶度和熔點。本課題組采用可工業(yè)化生產(chǎn)熔融擠出的

10、方法制備了低熔點尼龍66]。在研究時發(fā)現(xiàn)在PA6熔點降低的過程中同時耐熱性和缺口沖擊強度明顯減小。王麗娥等通過貴州省自然科學(xué)基金項目([2012]2123號)，貴陽市工業(yè)振興科技計劃項目([2012101]2—11)聯(lián)系人shjlu71@163com作者簡介：張敏，男，1986年生，碩士研究生，主要從事聚合物結(jié)構(gòu)與性能研究。zmeh2007@126con第42卷第1期張敏，等：CaC12用量對PA6／CaC1：／GF共混物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及性

11、能影響研究合材料的結(jié)晶和熔融曲線。圖1b可以看出，在固定玻纖用量下，隨著氯化鈣用量的增加，PA6的熔融峰向低溫方向移動。同時，材料的次級熔融峰隨著氯化鈣用量的增加而逐漸消失。氯化鈣用量達到8％，PA6／GF的熔融曲線基本變?yōu)橐粭l直線，熔融峰消失，表明此條件下PA6已經(jīng)不再結(jié)晶。由圖la和表1可知，隨著氯化鈣用量的增加，復(fù)合材料結(jié)晶峰向低溫方向偏移，過冷度變大，當(dāng)CaC1：用量為8％時DSC結(jié)晶曲線上已看不出明顯的結(jié)晶峰與熔融峰，復(fù)合材料

12、結(jié)晶速率大幅度降低。PA6結(jié)晶速率的降低、結(jié)晶度的減小以及熔點的降低是因為鈣離子能夠與酰胺基團的羰基形成比氫鍵更為穩(wěn)定的配位化合物，從而取代PA6分子間的氫鍵。當(dāng)氯化鈣用量為8％時沒有結(jié)晶峰出現(xiàn)，說明在此配比下，氯化鈣與PA6的絡(luò)合反應(yīng)飽和，即氯化鈣與PA酰胺基團達到絡(luò)合平衡。正是這種絡(luò)合作用限制了PA6分子鏈的運動，使PA6分子鏈形成規(guī)整結(jié)構(gòu)的難度增加，晶粒完善性變差表現(xiàn)為熱力學(xué)上結(jié)晶溫度與熔點的降低“。22XRD分析—／～一、～托一

13、～—／～一b竺：。0510l52O253O354O452s／(。1圖2不同氯化鈣用量下PA6／CaC1：／GF復(fù)合材料的x射線衍射圖譜Fig2X—raydiffractionforPA6／CaC12／GFcompositeswithdifferentcontentofCaC12圖2是加人不同氯化鈣用量下PA6／CaC1／GF的x射線衍射圖譜?？梢钥闯觯然}的加入對PA6的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大的影響而未加氯化鈣的PA6／GF的復(fù)合材料在

14、21。附近出現(xiàn)一個主衍射峰，對應(yīng)PA6的晶型，說明純PA6加入長玻纖后以y晶型為主。隨著氯化鈣用量的增加，在217。和237。附近出現(xiàn)新的衍射峰，并且峰的強度隨著氯化鈣用量的增加而加強。這兩個峰對應(yīng)于PA6的晶型。說明氯化鈣的加入促使PA6晶型向OL晶型轉(zhuǎn)變。為了進一步說明氯化鈣對PA6／GF／CaC1復(fù)合材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，對XRD譜圖進行擬合處理m。按照PA6各晶型所對應(yīng)的特征衍射峰峰值對x射線衍射圖譜進行分峰擬合結(jié)果如圖3所示，

15、按照下列公式算出各晶型的結(jié)晶度及總的結(jié)晶度。EA一YA一n∑A一X10O％(1)10O％(2)X100％(3)∑(A一crystalA，～q1)EA一式中，X。表示O／晶型結(jié)晶度；X。表示y晶型結(jié)晶度；X。l表示總的結(jié)晶度；Aafom~crystal表示的是晶型的面積；Aror表示的是晶型的峰面積；A表示的是無定形峰面積。l0152O25303540452el(。)圖3x射線衍射去卷積分峰示意圖Fig3Thedeconvolutioni

16、ntegralschematicpeakofX。raydiffraction表2不同CaC1：用量下PA6／CaC1／GF晶體結(jié)構(gòu)的構(gòu)成Tab2CompositesofPA6／CaC12／GFcrystalstructurewithdifferentcontentofCaC12從表2給出的擬合結(jié)果可以看出，氯化鈣的加入使PA6結(jié)晶度大幅降低，氯化鈣用量為8％時復(fù)合材料的結(jié)晶度僅為92％，同時PA6的晶型也發(fā)生了較大變化。純PA6／GF復(fù)