高分子論文綜述(聚酰胺)

1、摘要聚酰胺6的結(jié)構(gòu)與性能之間存在相互關(guān)系，其加工方式多種多樣，成型方式也多種多樣，其加工工藝有六個方面需要注意。聚酰胺主要采用注塑和擠出。由于聚酞胺具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性、耐磨性和耐油性優(yōu)異等特點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域。但由于其尚存在吸水性大、干態(tài)和低溫沖擊強(qiáng)度低等缺陷而限制了它在某些方面的應(yīng)用。為此,國內(nèi)外廣泛開展了PA6的改性研究。目前增強(qiáng)改性PA6主要研究有玻璃纖維、晶須、碳納米管和熱致液晶高分子材料增強(qiáng)改性聚酰胺6(PA6)的方法，并對其影響因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：4種增強(qiáng)材料均可提高PA6的力學(xué)性能；玻璃纖維是最常用的PA6增強(qiáng)材料，而短切玻纖因其易加工、成本低及良好的力

2、學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用。PA6的應(yīng)用市場廣泛，未來PA6的研究方向?qū)@低成本和高性能化、功能化不斷發(fā)展。關(guān)鍵詞：聚酰胺6（PA6）；加工工藝；增強(qiáng)改性；玻璃纖維；晶須；碳納米管；熱致液晶高分子材料；應(yīng)用；低成本；功能化目錄摘要2緒論4引言4一、PA6的結(jié)構(gòu)與性能 4二、PA6的加工 6三、PA6的改性研究 7（一）改性研究的背景與意義 7（二）改性方向10（三）增強(qiáng)改性PA6的研究進(jìn)展11四、PA6的應(yīng)用市場 18五、PA6的發(fā)展展望21參考文獻(xiàn)22緒論引言聚酰胺俗稱尼龍(Nylon)，英文名稱Polyamid eP，它是大分子主鏈重復(fù)單元中含有酰胺基團(tuán)的高聚物的總稱。聚酰胺可由內(nèi)酸胺開環(huán)聚合制

3、得，也可由二元胺與二元酸縮聚等得到的。是美國DuPont公司最先開發(fā)用于纖維的樹脂，于1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。20世紀(jì)50年代開始開發(fā)和生產(chǎn)注塑制品，以取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求。PA具有良好的綜合性能，包括力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性和自潤滑性，且摩擦系數(shù)低，有一定的阻燃性，易于加工，適于用玻璃纖維和其它填料填充增強(qiáng)改性，提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。PA的品種繁多，有PA6、PA66、PAll、PAl2、PA46、PA610、PA612、PAl010等，以及近幾年開發(fā)的半芳香族尼龍PA6T和特種尼龍等新品種。而聚酰胺 6 ( PA6) 是由德國 Farben 公司的

4、 PSchlack 開發(fā)，并于 1943 年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，因其具備優(yōu)良的耐熱性、機(jī)械性、耐磨性、耐化學(xué)性、易加工等特點(diǎn)，被普遍用于機(jī)械設(shè)備、化工設(shè)備、航空設(shè)備、冶金設(shè)備等制造業(yè)中，成為工程塑料中用量最大的材料。一、PA6的結(jié)構(gòu)與性能 聚酰胺PA6是部分結(jié)晶性聚合物。PA6的結(jié)晶密度1.24g/cm3，結(jié)晶度約20%一30%，Tg約48。聚酰胺分子間通過酰氨基形成氫鍵，這是其物性優(yōu)秀的重要因素。PA6化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1-1.圖1-1 PA6化學(xué)結(jié)構(gòu)式PA6的化學(xué)物理特性和PA66很相似，然而，它的熔點(diǎn)較低，為215225，而且工藝溫度范圍很寬。它的抗沖擊性和抗溶解性比PA66要好，加工流動性也

5、比較好，是性能與價格比較為優(yōu)良的樹脂，但吸濕性也更強(qiáng)。因?yàn)樗芗脑S多品質(zhì)特性都要收到吸濕性的影響，因此使用PA6設(shè)計(jì)產(chǎn)品時要充分考慮這一點(diǎn)。為了提高PA6的機(jī)械特性，經(jīng)常加入各種各樣的改性劑。玻璃纖維就是最常見的添加劑，有時為了提高抗沖擊性還加入合成橡膠，如EPDM和SBR等。對于沒有添加劑的產(chǎn)品，PA6的收縮1%到1.5%之間。加入玻璃纖維添加劑可以使收縮率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向還要稍高一些）。PA6的基本性能如表1-1和表1-2.表1-1 PA6基本性能 表1-2 PA6基本性能（續(xù)）由PA6的化學(xué)和物理性質(zhì)，我們可以得知PA6具有以下的特性。(1)屬強(qiáng)韌性塑料，拉伸強(qiáng)度一般

6、為6070MPa，沖擊強(qiáng)度優(yōu)于聚甲醛，硬度在R100以上。吸水狀態(tài)對聚酰胺的強(qiáng)度影響很大，特別是吸水后沖擊強(qiáng)度優(yōu)秀(絕對干燥時沖擊強(qiáng)度并不很好)此外，結(jié)晶度也對其強(qiáng)度有明顯的影響。(2)使用溫度高，用玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺或?qū)朔蓟木埘０酚绕涿黠@。(3)耐摩擦磨耗性能優(yōu)秀，具有自潤滑性，在pv值不高時，可在無潤滑狀態(tài)下使用，不同品種的聚酰胺的摩擦系數(shù)差別不大，油潤滑為0.10.3，且可通過加入二硫化鉬(MoS2)、石墨等填充劑加以改善。(4)耐化學(xué)藥品性優(yōu)良，但不耐強(qiáng)酸、氧化劑和強(qiáng)堿。水與醇等可使其溶脹，溶于酚、氯化鈣、飽和甲醇溶液、濃甲酸。(5)氣體的阻隔性好，經(jīng)雙向拉伸后，氣體和濕氣透過率

7、更低。(6)合金化較容易，可利用順丁烯二酸酐(順酐)改性了的聚合物作為相容劑。二、PA6的加工 聚酰胺可采用多種成型方法，但最主要的是注塑和擠出。但吸水率高、熔程短（雖然粘度對T敏感）、熔融狀態(tài)下熱穩(wěn)定性差、結(jié)晶性使其收縮率大且易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。對于PA6來說，它的加工工藝有以下幾個方面需要注意：1.干燥處理：由于PA6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特別要注意，如果材料是用防水材料包裝供應(yīng)的，則容器應(yīng)保持密閉。如果濕度大于0.2%，建議在80以上的熱空氣中干燥16小時。如果材料已經(jīng)在空氣中暴露超過8小時，建議進(jìn)行溫度為105，8小時以上的真空烘干。2.融化溫度：230-280，對于增強(qiáng)品種為25

8、0-280。3.模具溫度：80-90。模具溫度很顯著地影響潔凈度，而潔凈度又影響著塑件的機(jī)械特性。對于結(jié)構(gòu)部件來說結(jié)晶度很重要，因此建議模具溫度為80-90。對于薄壁的、流程較長的塑件也建議使用較高的模具溫度。增大模具溫度可以提高塑件的強(qiáng)度和剛度，但卻降低了韌性。如果壁厚大于3mm，建議使用20-40的低溫模具。對于玻璃纖維增強(qiáng)材料模具溫度應(yīng)大于80。4.注射壓力：一般在750-1250bar之間（取決于材料和產(chǎn)品設(shè)計(jì)）5.注射速度：高速（對增強(qiáng)材料要稍微降低）6.流道和澆口：對于PA6的凝固時間很短，因此澆口的位置非常重要。澆口孔徑不要小于0.5*T（這里T為塑件的厚度）。如果使用熱流道，澆

9、口尺寸應(yīng)比使用常規(guī)流道小一些，因?yàn)闊崃鞯滥軌驇椭柚共牧线^早凝固。如果用潛入式澆口，澆口的最小直徑應(yīng)當(dāng)是0.75mm。三、PA6的改性研究（一）改性研究的背景與意義聚酰胺（PA，又稱尼龍）是美國杜邦公司最先開發(fā)用于纖維的樹脂，1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在20世紀(jì)50年代開發(fā)和生產(chǎn)注塑制品，以取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求。聚酰胺可由二元胺和二元酸制備，也可以用-氨基酸或環(huán)內(nèi)酰胺來合成。根據(jù)二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數(shù)的不同，可制得多種不同結(jié)構(gòu)的聚酰胺。聚酰胺具有良好的綜合性能，包括力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性和自潤滑性，且摩擦系數(shù)低，有一定的阻燃性，易于加工，適

10、于用玻璃纖維和其他填料填充增強(qiáng)改性，提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。聚酰胺的品種繁多，有PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010等，以及近幾年開發(fā)的半芳香族尼龍（PA6T）和特種尼龍等很多新品種。PA6是工程塑料中開發(fā)最早的品種，也是目前聚酰胺塑料中產(chǎn)量最大的品種之一，具有耐磨、耐油、自潤滑、絕緣、力學(xué)性能優(yōu)良、易成型加工、抗震吸音、耐弱酸堿等優(yōu)良的綜合性能。但PA6也存在干態(tài)和低溫沖擊強(qiáng)度低的缺陷，使其應(yīng)用受到一定限制。近年來，通過共混改性，使其向高沖擊、低吸水和優(yōu)化加工等方向發(fā)展的研究成為廣泛關(guān)注的課題。尤其是如何得到集高剛性、高強(qiáng)度和高韌性于一體的增強(qiáng)

11、增韌改性材料，更是研究的熱點(diǎn)。PA6的拉伸強(qiáng)度一般為6090 MPa，在PA6中配以適量的增強(qiáng)纖維，能使其拉伸強(qiáng)度、剛性等得到明顯提高，同時可使制品的尺寸穩(wěn)定，收縮率降低，熱變形減小。纖維的增強(qiáng)效果主要依賴于纖維與PA6基體的牢固黏結(jié)，使塑料所受負(fù)荷能轉(zhuǎn)移到高強(qiáng)度纖維上，并通過纖維將局部負(fù)荷傳遞到整個基體。目前增強(qiáng)纖維有玻璃纖維、晶須及碳納米管等。無機(jī)粒子增韌PA6的效果可能不如彈性體好，但在改善PA6韌性的同時，還可提高其他力學(xué)性能。但由于其增韌效果不明顯，故很少單獨(dú)使用。尼龍 6（PA6）作為工程塑料在各領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，成為不可或缺的高分子材料。PA6 作為一種半結(jié)晶聚合物，其分子量和結(jié)晶

12、情況很大程度上決定了 PA6 的性能，同時PA6 有著與大多數(shù)聚合物一樣易燃的缺點(diǎn)，因此如何提高 PA6 的分子量、改善其結(jié)晶以及對其進(jìn)行阻燃改性具有重要的意義。（1）聚合物的擴(kuò)鏈改性許多聚合物分子鏈端帶有可反應(yīng)官能團(tuán)，擴(kuò)鏈技術(shù)正是基于鏈段末端官能團(tuán)與多官能團(tuán)化合物的反應(yīng)，從而達(dá)到提高分子量的目的。聚酯、聚酰胺和聚氨酯等聚合物端基為反應(yīng)官能團(tuán)，因此均可以采用該方法提高分子量、增加特性粘度。目前國內(nèi)外對聚酯的擴(kuò)鏈研究開展了許多工作，擴(kuò)鏈劑種類也比較多，常見的諸如環(huán)氧化合物、雙噁唑啉、二異氰酸酯、對苯二甲酸酯等，但有關(guān)聚酰胺擴(kuò)鏈增粘的研究報(bào)道則較少。聚酰胺分子鏈段的氨基和羧基在特定條件下均有反應(yīng)活

13、性，理論上只要是能跟氨基或羧基反應(yīng)的雙官能團(tuán)或多官能團(tuán)化合物均能作為聚酰胺擴(kuò)鏈劑，在分子鏈之間“搭橋”，達(dá)到提高分子量和體系粘度的目的。錢震宇等采用環(huán)氧樹脂做為擴(kuò)鏈劑，對PA1010 進(jìn)行了擴(kuò)鏈改性研究，取得一定效果。翁盛光采用環(huán)氧樹脂、異氰酸酯等做為擴(kuò)鏈劑，對 PA6廢絲進(jìn)行改性，提高了回收PA6 的力學(xué)性能。由于聚合物擴(kuò)鏈改性操作簡單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，正日趨成為高分子材料改性的熱點(diǎn)。（2）PA6 擴(kuò)鏈劑的類型與反應(yīng)由于尼龍分子鏈上均有端氨基和端羧基，如果擴(kuò)鏈劑能與兩種基團(tuán)反應(yīng)，則有利于進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)。尼龍擴(kuò)鏈劑按與端基反應(yīng)的類型可分為催化縮合型、環(huán)氧類、雙雜環(huán)類和異氰酸酯類擴(kuò)鏈劑。催

14、化縮合型擴(kuò)鏈劑通常只是起催化氨基與羧基的縮合反應(yīng)，主要為含磷化合物。環(huán)氧類、雙雜環(huán)類和異氰酸酯類擴(kuò)鏈劑能與端氨基或端羧基反應(yīng)，或者同時與兩種基團(tuán)反應(yīng)。尼龍6（PA6）具有良好的力學(xué)性能和電氣性能，已成為電子、電器以及汽車、建材等領(lǐng)域的一種不可或缺的工程塑料。但類似于大多數(shù)其他聚合物，PA6 也屬于易燃材料，特別是其在燃燒過程中會產(chǎn)生熔滴現(xiàn)象，進(jìn)一步加劇火勢蔓延。因此，提高PA6的阻燃性能便顯得相當(dāng)必要。至今對聚合物阻燃問題已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，特別是自 2003 年歐盟通過了Ro HS 指令，限制了在電子電器產(chǎn)品中使用多溴二苯醚及多溴聯(lián)苯以來，更進(jìn)一步推動了對聚合物的高效無鹵阻燃的研究。對

15、PA6的無鹵阻燃改性也進(jìn)行了不少研究，但并沒有完美的解決方案。在提高聚合物阻燃性能的同時仍要兼顧好諸如電性能、力學(xué)性能等其他綜合性能，并且聚合物的燃燒涉及到復(fù)雜的物理化學(xué)變化。(二)改性方向綜合以上背景，聚酰胺主要在以下幾個方面進(jìn)行改性。（1）降低聚酰胺的吸水性，以提高制品的尺寸穩(wěn)定性；（2）提高聚酰胺的阻燃性，以適應(yīng)電子、電氣、通信等領(lǐng)域的要求；（3）提高聚酰胺的機(jī)械強(qiáng)度，以達(dá)到金屬材料的強(qiáng)度，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)材料的要求；（4）提高聚酰胺的抗低溫性能，增強(qiáng)其對耐環(huán)境應(yīng)力開裂的能力；（5）提高聚酰胺的耐磨性，以適應(yīng)耐磨要求高的場合；（6）提高聚酰胺的抗靜電性，以適應(yīng)礦山機(jī)械應(yīng)用的要求；（7）提高聚

16、酰胺的耐熱性，以適應(yīng)如汽車發(fā)動機(jī)等耐高溫條件的領(lǐng)域。根據(jù)改性目的不同，聚酰胺改性可分為增強(qiáng)、增韌、阻燃、填充和合金等類型。目前,國內(nèi)外對PA6的改性研究主要集中在高韌性復(fù)合材料和高強(qiáng)復(fù)合材料兩方面。(三)增強(qiáng)改性PA6的研究進(jìn)展1.PA6/玻璃纖維復(fù)合材料玻璃纖維增強(qiáng)是PA6的主要增強(qiáng)方法。玻纖具有很高的拉伸強(qiáng)度，直徑10m以下的玻纖強(qiáng)度高達(dá)1.0×103 MPa，超過了一般的鋼材。但其模量不高，約為7×104MPa。用于PA6增強(qiáng)的玻纖主要有：短切纖維、短切纖維氈和長玻纖等。由于易加工、成本低及良好的力學(xué)性能，短切玻纖（SGF）增強(qiáng)PA6（PA6/SGF）在電器、電子特別

17、是汽車工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。A. Bernasconi等通過注塑成型工藝制備了一種玻纖呈取向結(jié)構(gòu)的試樣，并實(shí)現(xiàn)了試樣皮層和核層在模內(nèi)熔體流動方向上具有不同的纖維取向（圖3-3-1）。通過改變試樣切割方向與熔體流動方向的角度，得到了纖維取向與測試應(yīng)力方向呈不同角度的試樣。結(jié)果表明：當(dāng)角為0°時，材料的拉伸模量（89.5 MPa）和彈性模量（4.6 GPa）最大，而斷裂伸長率最?。?.47%）；當(dāng)角為90°時，材料的拉伸模量（53.2 MPa）和彈性模量（2.4 GPa）最小，而斷裂伸長率最大（10.98%）。當(dāng)纖維加入量超過30%后，材料的綜合力學(xué)性能下降。 圖3-3-

18、1 增強(qiáng)纖維在皮層和核層的不同取向熊玉竹等采用10m短切玻纖通過雙螺桿擠出機(jī)制備了PA6/SGF，并研究了PA6/SGF的缺口拉伸性能和短切玻纖的增強(qiáng)機(jī)理。結(jié)果表明：在0.1500 mm/min實(shí)驗(yàn)速度內(nèi)，PA6/SGF的拉伸斷裂功主要消耗在裂紋萌生過程。一旦裂紋源尺寸達(dá)到臨界值，裂紋瞬間擴(kuò)展。拉伸位移隨著拉伸速度的增加而降低，拉伸應(yīng)力最大值隨著拉伸速度的增加先提高后降低。當(dāng)拉伸速度達(dá)到300 mm/mim后，拉伸應(yīng)力最大值和拉伸位移急劇下降，導(dǎo)致拉伸斷裂功大幅度下降。PA6/SGF的缺口拉伸斷面主要分為裂紋萌生區(qū)及裂紋擴(kuò)展區(qū)，基體的塑性變形主要集中在裂紋萌生區(qū)，劇烈的塑性變形可使基體出現(xiàn)明顯

19、的孔洞（圖3-3-2）。在裂紋擴(kuò)展區(qū)，裂紋的快速擴(kuò)展導(dǎo)致基體斷面平坦，且由于SGF的阻礙作用，基體呈現(xiàn)斷裂分層現(xiàn)象。 圖3-3-2 裂紋萌生區(qū)的形貌長玻纖增強(qiáng)粒料指的是纖維單向排布的粒料，其纖維長度與粒料長度相等，一般大于5 mm。纖維長度增加，則纖維拔出消耗更多的能量，故有利于沖擊強(qiáng)度的提高。另外纖維的端部是裂紋增長的引發(fā)點(diǎn)，長纖維端部的數(shù)量少，也使沖擊強(qiáng)度提高。長玻纖增強(qiáng)PA6的強(qiáng)度、模量、耐沖擊性、耐蠕變性、耐疲勞性及耐磨、耐熱性都比短玻纖增強(qiáng)PA6有很大幅度的提高。A Gullu等通過注塑成型，采用硅烷改性長玻纖（6 mm）增強(qiáng)PA6，研究了增強(qiáng)纖維用量及注射參數(shù)對材料力學(xué)性能的影響。

20、通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：材料力學(xué)性能的提高與纖維的質(zhì)量分布情況和纖維斷裂無關(guān)。而材料的拉伸強(qiáng)度與進(jìn)料口溫度成正比，與注射速度和螺桿轉(zhuǎn)速成反比。楊小燕等采用雙螺桿擠出機(jī)作為聚合反應(yīng)器，研究了反應(yīng)擠出玻纖增強(qiáng)PA的性能，采用偶聯(lián)劑處理后的玻纖增強(qiáng)PA后，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、材料的力學(xué)性能均有一定的提高。劉正軍等采用一種新的熔融浸漬工藝制備了長玻纖增強(qiáng)PA6復(fù)合材料，研究了玻纖含量和長度分布情況對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。在玻纖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%時，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為234 MPa，彎曲強(qiáng)度為349 MPa，彎曲彈性模量為11.4 GPa，缺口沖擊強(qiáng)度為313 J/m，綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于短玻纖增強(qiáng)PA6復(fù)合材料。2

21、.PA6/晶須復(fù)合材料晶須是具有一定長度的纖維狀單晶體，屬于非連續(xù)纖維。晶須的直徑小、長徑比大。它們是在特殊條件下以單晶形式生長形成的纖維，具有有序的原子排列，內(nèi)部幾乎不存在缺陷，因而具有很高的強(qiáng)度，是一種高性能增強(qiáng)材料。J Shi等分別采用兩種硅烷偶聯(lián)劑（KH550，KH560）處理的四針狀氧化鋅晶須（T-Zn Ow）對PA6進(jìn)行改性。偶聯(lián)劑的作用是使晶須與基體的結(jié)合更加牢固。用6%的KH550處理T-Zn Ow，將15%處理后的T-Zn Ow與PA6進(jìn)行復(fù)合時，材料的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值8.5 k J/m2。偶聯(lián)劑的類型、用量以及體系中晶須用量對材料的力學(xué)性能有一定影響，未處理晶須的沖擊強(qiáng)度

22、與晶須用量成反比。圖3-3-3分別為晶須從PA6基體中拔出的示意圖和電鏡照片。其中右圖a為晶須拔出后在基體留下的空洞，圖b為從基體中拔出的晶須。圖3-3-4為在晶須拔出過程中基體產(chǎn)生的應(yīng)力屈服，圖3-3-4電鏡照片顯示出以晶須軸心為中心的圓形區(qū)域?yàn)閼?yīng)力屈服區(qū)。T-Zn Ow的增強(qiáng)機(jī)理為：氧化鋅晶須從基體中拔出需吸收大量能量，其中一針斷裂后其他三個針仍具有錨栓作用，晶須周圍聚合物基體在晶須拔出過程中產(chǎn)生應(yīng)力屈服。圖3-3-3 晶須從基體中的拔出圖3-3-4 晶須周圍聚合物基體的應(yīng)力屈服L Li等通過原位聚合的方法將氮化硅晶須（SNW）與PA6復(fù)合，得到了氮化硅增強(qiáng)的PA6復(fù)合材料（PA6/SNW

23、），其力學(xué)性能如表3-3-1所示。由于氮化硅可以水解生成氨基，進(jìn)而與己內(nèi)酰胺分子中的羧基發(fā)生接枝反應(yīng)，故無需外加接枝劑。隨著晶須用量的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能有一定提高 表3-3-1 PA6/SNW共混物的力學(xué)性能賈華偉等研究了偶聯(lián)劑處理堿式硫酸鎂晶須對PA6復(fù)合材料力學(xué)性能、熔體流變性能和阻燃性能的影響。經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑表面處理的晶須比鈦酸酯偶聯(lián)劑處理的晶須對PA6有更好的改性效果。隨著晶須用量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度都是先增加后降低，分別在晶須質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%和20%時達(dá)到最大值。潘寶風(fēng)通過注塑成型的方法制備了硅鎂鈣（SMC）晶須增強(qiáng)PA6復(fù)合材料，研究了SMC晶須含量對PA

24、6/SMC晶須復(fù)合材料性能的影響。SMC晶須可明顯提高PA6的力學(xué)性能、耐熱性能及形狀尺寸穩(wěn)定性，但晶須的加入對PA6的沖擊性能及加工性能產(chǎn)生了不利影響。劉濤利用晶須硅纖維狀的特性，將其填充于PA進(jìn)行改性。隨晶須硅用量的增加，材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、布氏硬度、耐熱溫度均得到提高；晶須硅可取代短玻纖使用，提高熱變形溫度、消除玻纖外露，降低材料收縮率及生產(chǎn)成本等。3.PA6/碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料碳納米管（CNT）結(jié)構(gòu)獨(dú)特，具有優(yōu)越的力學(xué)性能，其理論強(qiáng)度高達(dá)200 GPa，將其加入到高分子材料中可以提高基體的強(qiáng)度。C Zhao等采用原位聚合共混工藝，比較了改性前后碳納米管對PA6的增韌效果。通過濃

25、硝酸處理后，碳納米管的表面接枝上了羧基，極性提高。改性碳納米管在水中均勻分散；而未改性碳納米管在水中聚結(jié)并最終沉淀。力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)：PA6與碳納米管（用量為0.5%）共混后，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度有一定提高，其中改性碳納米管的增韌效果較好，而材料的斷裂伸長率有所下降，如表3-3-2所示。表3-3-2 PA6及其與CNT復(fù)合材料的拉伸性能Z Shen等制備了一種PA6/玻纖布層壓共混材料，當(dāng)CNT加入到PA6后，層壓材料拉伸強(qiáng)度、彎曲模量均隨著CNT用量的增加而升高，其中當(dāng)CNT用量為4%時，材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲模量分別提高了17.7%（87.2 MPa）和16.6%(3.16 GPa)。材料的斷

26、裂伸長率呈先增后減的趨勢，其中在CNT用量為3%時達(dá)到最大值（34.4%±1.8%）。M V Jose等通過靜電紡絲工藝制備了CNT增強(qiáng)的PA6纖維。形態(tài)研究表明：CNT沿纖維方向取向，隨著CNT用量的增加，纖維的直徑減小，并趨于一致。結(jié)晶性能研究表明：當(dāng)收集器轉(zhuǎn)速增加或者CNT用量增加時，PA6的晶型從純晶型向晶型與晶型的混合物轉(zhuǎn)變。由于晶型較晶型具有更好的沖擊強(qiáng)度，故材料的韌性有所提高。王平華等采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（RAFT）反應(yīng)在CNT表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯，并制備了PA6/CNT納米復(fù)合材料?？疾炝薈NT用量對PA6/CNT納米復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并觀察了PA6/CN

27、T復(fù)合材料的沖擊斷面形貌。結(jié)果表明，聚合物接枝到CNT表面，PA6/CNT納米復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯提高。孫莉等采用3種處理方法得到了不同表面性質(zhì)的CNT，與PA6混合后制備了復(fù)合材料。復(fù)合材料的動態(tài)機(jī)械性能研究表明，CNT的加入提高了PA6的儲能模量、損耗模量和韌性，CNT的表面性質(zhì)決定了對復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能的影響程度。李中原等用原位聚合法制備了PA6/多壁碳納米管（MWCNTs）復(fù)合材料。首先對MWCNTs進(jìn)行胺基功能化處理，然后研究了MWCNTs添加量對復(fù)合材料電性能和力學(xué)性能的影響。復(fù)合材料體積電阻率和表面電阻率相對于不加MWCNTs制得的PA6基體降低了3個數(shù)量級，且介電系數(shù)增加了

28、71%；復(fù)合材料的彈性模量、彎曲模量、彎曲強(qiáng)度隨MWCNTs加入量的增加大幅提高.4PA6/熱致液晶高分子共混物熱致型液晶高分子一般為主鏈型液晶高分子，因此分子鏈具有一定的剛性。當(dāng)聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）與熱致型液晶高分子材料進(jìn)行復(fù)合并注塑成型時，由于剪切力作用，熱致型液晶高分子易拉伸成纖維狀，形成微纖結(jié)構(gòu)，提高了材料的拉伸性能。S C Tjong等以苯乙烯與馬來酸酐的無規(guī)共聚物（RSMA）作為增容劑，采用一種共聚多酯熱致液晶高分子材料（LCP）與PA6進(jìn)行復(fù)合，通過注塑成型得到了具有取向結(jié)構(gòu)的板材。研究結(jié)果表明，PA6與熱致型液晶高分子材料共混不僅可以提高材料的拉伸強(qiáng)度，同時還能提高材

29、料的沖擊韌性。縱向切割樣條的力學(xué)性能普遍高于橫向切割樣條，其中以沖擊性能尤為明顯。說明LCP在基體內(nèi)部沿流體方向形成了取向的纖維結(jié)構(gòu)。當(dāng)增容劑用量為10%時，復(fù)合材料的力學(xué)性能達(dá)到最高。四、PA6的應(yīng)用市場我國的應(yīng)用研究較早，始于20世紀(jì)60年代，但是應(yīng)用量一直很少，近年來，應(yīng)用范圍不斷拓寬，應(yīng)用量增長較快。PA6消費(fèi)量將從1999年770kt增至2005年的1033kt，這兩項(xiàng)的需求量占PA6需求總量的40以上。PA6在工業(yè)中的應(yīng)用:聚酰胺玻纖增強(qiáng)材料可根據(jù)產(chǎn)品的特性要求添加玻纖含量在5-60%的范圍，這類材料具有很好的強(qiáng)度、耐熱性能、優(yōu)良的抗沖擊性能、良好的尺寸穩(wěn)定性及低翹曲性等。為了滿足

30、在工業(yè)品方面的使用要求，增強(qiáng)聚酰胺材料應(yīng)具備以下要求：1）優(yōu)異的強(qiáng)度和耐久性，優(yōu)良的剛性和耐熱性的結(jié)合2）優(yōu)異的著色性能，完美的表面外觀，能夠適用于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)成型，并幫助設(shè)計(jì)開發(fā)者開發(fā)新造型產(chǎn)品3)良好的加工性，優(yōu)異的流動性及熱穩(wěn)定性使材料加工條件更為寬松，使注塑件微型化4)極高的熱穩(wěn)定性，能在高達(dá)270度的波峰焊錫中不掛錫；PA6在日常用品中的應(yīng)用：亞太國際聚酰胺玻纖增強(qiáng)材料具有良好的尺寸穩(wěn)定性及低翹曲性、焊錫性及烤漆性、易噴涂、可過超聲波焊接、材料光澤度好，可染成各種鮮艷的顏色，為了滿足在工業(yè)品方面的使用要求，增強(qiáng)聚酰胺材料應(yīng)具備以下要求：1)強(qiáng)度和耐久性，優(yōu)良的剛性和耐熱性的結(jié)合2)優(yōu)化

31、部件設(shè)計(jì)，優(yōu)異的著色性能，完美的表面外觀，能夠適用于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)成型，并幫助設(shè)計(jì)開發(fā)者開發(fā)新造型產(chǎn)品3)良好的加工性，優(yōu)異的流動性及熱穩(wěn)定性使材料加工條件更為寬松，使注塑件微型化極高的熱穩(wěn)定性，能在高達(dá)270度的波峰焊錫中不掛錫4)廣泛的溫度和頻率范圍內(nèi)恒定的電氣性，確保裝置設(shè)備的使用百分百安全。PA6在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用：（1）內(nèi)外飾部件:汽車用高性能增強(qiáng)聚酰胺復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐氣候性、良好的油漆性能和杰出的表現(xiàn)效果，為了滿足在內(nèi)外飾方面的使用要求，增強(qiáng)聚酰胺材料應(yīng)具備以下要求：1)高耐熱，長期使用；  2優(yōu)異的剛性和韌性的結(jié)合；3)能夠滿足強(qiáng)烈的溫度和濕度的不斷變化而承受巨大的應(yīng)變；4)出色的尺寸穩(wěn)定性，具有防翹曲的效果；5)具有高表面質(zhì)量，表面光潔。 （2）發(fā)動機(jī)周邊部件：汽車用高性能增強(qiáng)聚酰胺復(fù)合材料制造發(fā)動機(jī)周邊部件，如進(jìn)氣歧管、發(fā)動機(jī)罩蓋等，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料，為了滿足在發(fā)動機(jī)周邊部件的使用要求，聚酰胺材料應(yīng)具備以下優(yōu)點(diǎn)： 1)優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性，滿足結(jié)構(gòu)部件的機(jī)械性能；2)出色的耐熱性，可以在高達(dá)130溫度下連續(xù)使用；3)長期的耐疲勞性，熱老化后性能保持好；4)出色的尺寸穩(wěn)定性，具有防翹曲