CBT/PA6共混物结晶动力学及应用

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeffzhangjf
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尼龙作为应用量最大的工程塑料,它具有力学强度高、弹性好、韧性强、耐磨、耐油及化学稳定性好等优良性能,从而被广泛应用于汽车、电子电器和航空航天等领域。但其极性强、吸水性大,吸水后导致弹性模量和冲击强度下降、制品形状和尺寸稳定性变差等缺点,从而影响其制品尺寸的稳定性和力学性能,另一方面,尼龙的粘度高,加工温度高,以其为基体制备的碳纤维复合材料具有强度高、耐磨性好等特点,但加工过程成型温度高,粘度大,工艺性能差等因素限制了它的应用范围。大量文献表明,接枝、共聚或者共混改性(向尼龙中添加无机粒子或者小分子低聚体)可以提高流动性,共混改性操作简便,成本低,受到了人们的高度关注。CBT(环对苯二甲酸丁二醇酯)是一种环状的热塑性材料,聚合度n=26,在熔融状态下粘度极低,润湿能力极强,与各种高分子材料具有很好的相容性,本文以CBT为添加剂,采用溶液共混的方法制备了CBT/PA6共混物,在此基础上研究了CBT对PA6结晶形貌、结晶动力学以及热稳定性的影响,然后分析了CBT/PA6宏观动力学过程,得到尼龙加工条件的基础数据。制备了碳纤维增强CBT/PA6树脂基复合材料,研究了其层间剪切强度以及弯曲强度随CBT含量的变化。粘度分析结果表明,CBT作为添加剂,可以迅速将PA6的熔体粘度降低至50 Pa.s以下,粘度随CBT含量的升高而降低,但是CBT含量超过1.0%时,降低趋势变得不明显。采用DSC的方法研究了CBT对PA6结晶动力学的影响。结果表明:(1)等温结晶时,PA6加入CBT后,Avrami指数n降低,结晶速率常数K以及结晶速率G变大,t1/2以及tmax减小,CBT加快了PA6的结晶速率。(2)非等温结晶时,CBT可以降低Jeziorny方程指数n,提高结晶速率常数Zc;Mo方程处理时,lgΦ对lgt线性关系较好,加入CBT后体系F(t)值迅速降低,说明在相同的条件下,CBT/PA6体系相比PA6结晶更迅速。宏观动力学的研究表明,对于有一定形状厚度的PA6材料在加工过程中,材料内部的温度与相对结晶度存在空间分布,因为结晶放热,内部散热不及时,产生热冲击,导致温度分布不均,温度场的分布是导致相对结晶度存在空间分布的原因,故PA6在加工过程中宜采用较小的降温速率。利用动力学研究给出的信息提示,以CBT/PA6为基体制备了碳纤维增强尼龙基复合材料,并测试了复合材料的层间剪切强度和弯曲强度,实验结果表明,复合材料层间剪切强度值为47.61 MPa70.99 MPa;弯曲强度值为437.09 MPa732.69 MPa。
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