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“原位复合”技术在国外已取得显著进展,而在我国尚处于起步阶段,“原位复合”技术不仅可以作为塑料改性的手段,而且也是开发塑料新品种的重要途径,具有很好的发展势头和生命力。
本文通过热致液晶高分子(TLCP)Vectra A950对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚酰胺6(PA6)进行共混改性,制备高性能原位复合材料。
试验中,采用HAAKE转矩流变仪与HAAKE双螺杆挤出机制备PET/TLCP、PET/TLCP/离聚物复合材料,并采用毛细管流变仪、DSC、DIN耐磨试验机、SEM等方法研究了该体系的流变行为、相容性、熔体结晶、耐磨性、微观结构。结果表明:TLCP的加入降低了原位复合材料的扭矩和粘度,质量分数为4%时,熔体的加工扭矩与粘度最低。为了改进材料的相容性,同时还加入了离聚物,离聚物的加入,对三元复合材料的扭矩和粘度有一定的上升。原位复合材料熔体属剪切变稀流体,其流动呈假塑性流动。PET/TLCP、PET/TLCP/离聚物DSC图中玻璃化转变温度(Tg)、熔融温度(Tm)只有一个,说明原位复合材料具有较好的相容性,SEM显示离聚物能较好的改善PET与TLCP的界面。少量TLCP的加入提高原位复合材料的结晶速率和结晶度,离聚物加入反而降低了结晶速率和结晶度。TLCP的加入能提高原位复合材料的耐磨性,离聚物的加入使复合材料的耐磨性进一步提高,质量分数以5%为宜;SEM表明,TLCP在复合材料中能自主形成微纤结构,离聚物加入使微纤变小。
研究了TLCP的含量对PA6/TLCP复合材料性能的影响。结果显示:复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度随着TLCP含量的增大而提高。复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率在TLCP含量为4%时有最大值。TLCP的加入有利于降低复合材料的粘度。TLCP的加入使复合材料的熔融温度Tm上升,但结晶度Xc下降。SEM观察显示,TLCP在挤出样条中呈现微纤状,分布在基体材料的表层。在冲击断面上,TLCP微纤分布更均匀、更细小。POE-g-MAH的加入能改善PA6与TLCP的相容性,复合材料的断裂伸长率和缺口冲击强度有很大的提高,但是拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量下降较大,TLCP含量增大有利于克服这些缺点。当TLCP含量为4%,POE-g-MAH含量为20%时,复合材料的冲击强度为111KJ/㎡,可得超韧尼龙。但是复合材料的熔体流动速率随着POE-g-MAH含量的增大而下降,影响了复合材料的加工流动性,TLCP含量的提高能改善复合材料的流动性。POE-g-MAH的加入使复合材料熔融温度上升,但是进一步提高POE-g-MAH的用量反而使熔融温度下降。POE-g-MAH的加入降低了复合材料的热结晶温度和结晶度。POE-g-MAH和TLCP的加入能使复合材料的吸水率下降,而且随着这两种材料含量的增大而下降。SEM显示,复合材料断面粗糙,为韧性断裂,TLCP分散均匀。POE-g-MAH含量提高有利于TLCP分散,TLCP在复合材料中起到骨架增强效果。