论文部分内容阅读
本文采用阴离子悬浮聚合的方法,成功制备出聚氨酯含量分别为15%、20%和25%的粉末状尼龙6-聚氨酯嵌段共聚物(PA6-b-PU),通过FTIR、DSC、TG、WAXD和SEM等表征手段对该共聚物的结构、性能和微观形貌进行了研究。然后将PA6-b-PU共聚物通过熔融共混加入PA6/TPU共混体系中,采用SEM、DSC和力学性能测试等表征手段研究了PA6-b-PU共聚物增容PA6/TPU共混体系的结构和性能,考察了PA6-b-PU共聚物的含量、嵌段比例等因素对PA6/TPU体系的两相结构、结晶行为和力学性能的影响。此外,还将PU含量为25%的PA6-b-PU共聚物,作为PA66/TPU共混体系的增容剂,研究了该增容共混体系的结构和性能。FTIR、DSC和TG测试的结果表明,本实验利用阴离子悬浮聚合法成功制备了PA6-b-PU共聚物,且相对于均聚尼龙6,随着PU含量的增加,PA6-b-PU共聚物的熔点、结晶温度、结晶度和热稳定性逐渐下降。通过SEM观察发现,PA6-b-PU共聚物的微观形貌为粒径较规整的微球状,且表面较光滑。WAXD结果表明,PA6-b-PU共聚物的晶型与均聚尼龙6一样,仍为α晶型。采用SEM对PA6-b-PU共聚物增容PA6/TPU共混体系的两相结构进行了研究,结果表明,随着PA6-b-PU共聚物的加入,体系中TPU分散相粒子的尺寸呈明显下降的趋势,TPU分散更为均匀,当PA6-b-PU共聚物含量增加到一定值时,TPU分散相粒子尺寸达到最小,然后继续增加PA6-b-PU共聚物含量,分散相尺寸反而增大,这表明,PA6-b-PU共聚物能有效地提高PA6/TPU的相容性,但过多的PA6-b-PU共聚物反而不利于增容。比较不同PU含量的PA6-b-PU共聚物增容PA6/TPU体系的两相结构,发现PU含量15%和20%的PA6-b-PU共聚物增容体系在共聚物含量为7 phr时分散相尺寸达到最小值,而PU含量为25%的PA6-b-PU共聚物增容体系则在5 phr时分散相尺寸即达到最小值,这表明提高PA6-b-PU共聚物中PU组分的嵌段比例,有利于提高共聚物的增容效果。通过DSC研究了PA6-b-PU共聚物增容PA6/TPU体系的结晶熔融行为,结果表明,与未增容体系相比,PA6-b-PU共聚物加入之后,共混体系的结晶度出现了不同程度的下降,结晶度最低时PA6-b-PU共聚物的含量值与前述TPU分散相尺寸最小时的PA6-b-PU共聚物的含量值是一致的。这说明,PA6-b-PU共聚物的引入使得TPU相分散更加均匀,分散相尺寸变小,而且其两亲性使TPU与PA6的结合程度增加,这些因素导致PA6结晶时,分子链的运动受到一定限制,从而降低了体系中PA6的结晶度。PA6-b-PU共聚物增容PA6/TPU共混体系的力学性能测试结果表明,PA6-b-PU共聚物的加入可同时提高PA6/TPU体系的拉伸强度和缺口冲击强度,且随着PA6-b-PU共聚物含量的增加,体系的拉伸强度和缺口冲击强度均呈现先增加后下降的趋势。PU含量为15%和20%的PA6-b-PU共聚物增容体系在共聚物含量为7 phr时,拉伸强度和缺口冲击强度最高,与未增容体系相比,拉伸强度分别提高了25.3%和28.1%,缺口冲击强度分别提高了132.8%和148.4%;而PU含量为25%的PA6-b-PU共聚物增容体系则在5 phr时,拉伸强度和缺口冲击强度达到最高,与未增容体系相比,分别提高了29.0%和159.4%,这些结果说明PA6-b-PU共聚物能有效地改善PA6/TPU的力学性能,同时达到增强和增韧的效果,且与前述增容体系的相容性和结晶性的研究结果非常吻合。PA6-b-PU25%共聚物增容PA66/TPU共混体系结构与性能的研究结果表明,PA6-b-PU共聚物可以有效地减小共混体系中TPU分散相的尺寸,降低PA66的结晶度,提高体系的力学性能,说明PA6-b-PU共聚物对PA66/TPU也有良好的增容作用。当共聚物PA6-b-PU25%含量为5 phr时,拉伸强度和缺口冲击强度达到最高,相对于未增容体系,共混体系的拉伸强度提高了17.4%,缺口冲击强度提高了104.4%。