POE-g-MAH对玻纤增强高温尼龙的增韧机理

  • 发布:2019/4/4 9:46:36
  • 来源:工程塑料应用

高温尼龙多为半芳香族尼龙,因其高耐热、低吸水率及良好的尺寸稳定性等优点,广泛用于电子电器、汽车工业、航空航天等有特殊要求的领域。

目前,增韧剂对玻纤增强的高温尼龙材料的研究报道较少,基于此,固定玻纤的质量分数为20%,采用双螺杆挤出机制备基于PA6T/66及PA10T的POE-g-MAH增韧高温尼龙材料和POE-g-MAH增韧PA66材料,研究了增韧剂POE-g-MAH对高温尼龙复合材料的力学性能的影响,探索增韧剂改善高温尼龙玻纤增强复合材料的可能机理。

仅添加POE-g-MAH,对比其增韧高温尼龙和PA66

1、力学性能数据对比

 

由上图可知,在PA66体系中,随POE-g-MAH含量的增加,拉伸强度和弯曲强度均下降;在PA6T/66及PA10T的体系中,拉伸强度和弯曲强度均先上升后下降,并发现两者在达到强度最大值时的POE-g-MAH添加量也有显著的差异,PA6T/66体系达到强度最大时的POE-g-MAH添加量约为5%,PA10T体系达到强度最大时的POE-g-MAH添加量约为15%。

2、从扫描电镜图片看出的机理

 

含量为0         含量为5%

不同POE-g-MAH含量的20%玻纤增强PA6T/66

 

未添加POE-g-MAH的20%玻纤增强PA66

由上图可知,未添加POE-g-MAH的冲击样条断面上的玻纤表面很光滑,并没有明显的尼龙基体包覆的迹象,说明在未添加POE-g-MAH的高温尼龙体系中,玻纤与树脂之间的结合并不好;而添加了5% POE-g-MAH的PA6T/66体系的样条断面上,发现其中的玻纤表面有较明显的褶皱,表明玻纤表面被基体树脂有效包覆,POE-g-MAH起到了界面相容剂的作用。

由下图可知,未添加POE-g-MAH的PA66体系中,玻纤与树脂之间有良好的结合,其玻纤上有明显的尼龙树脂的包覆。

据此,我们认为高温尼龙较高的加工温度造成玻纤表面固有的偶联剂的降解损失,导致其中的玻纤与树脂结合很差,在样条进行冲击实验时,玻纤直接从树脂中抽出,表面光滑;而添加了POE-g-MAH的体系中,POE-g-MAH作为界面相容剂,弥补了因加工过程中玻纤表面损失的偶联剂的作用,促进了玻纤与树脂之间的结合力。

3、从流变曲线看出的机理

 

不同POE-g-MAH含量PA6T/66的流变曲线

增韧剂POE-g-MAH在玻纤增强高温尼龙材料中的一种可能作用机理是通过提高体系的黏度使螺杆对熔体剪切作用得到有效传递,玻纤分散/分布变好。由上图可知,发现不同POE-g-MAH含量的PA6T/66的黏度差异不明显,由此认为增韧剂导致的体系熔体黏度变化不是导致材料力学性能明显提升的主要原因。

仅添加氨基硅烷偶联剂,对比其增韧高温尼龙和PA66

 

设计了在PA6T/66及PA66体系中添加氨基硅烷偶联剂(0.5%)的实验。由上表可知,发现偶联剂对玻纤增强PA66体系的力学性能几乎没有影响,而在PA6T/66体系中,添加相同含量的偶联剂会使体系的力学性能有显著的提升。该实验结果证实了上述对玻纤表面偶联剂在高加工温度下会降解损失及增韧剂增强高温尼龙树脂与玻纤的界面相容性的推测。

结论:高温尼龙较高的加工温度造成玻纤表面的偶联剂的降解损失是导致POE-g-MAH在此类体系中产生增强效果的原因。偶联剂实验的结果证实了玻纤表面偶联剂在高加工温度下会降解损失及增韧剂增强高温尼龙树脂与玻纤的界面相容性的推测。

关键词:

玻纤增强高温尼龙,POE-g-MAH,尼龙

[责任编辑:张赞丽]

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