合成高分子材料第二章聚酰胺.ppt

授课教师： 何 东 新 E-mail: dxinhe@126.com 2 填充改性 在PA中填充无机矿物是常用的简便有效方法。 常用的填充剂有碳酸钙(CaCO3；分轻质和重质)、滑石粉(3MgO·4SiO2·H2O)、高岭土(Al2O3·SiO2·nH2O)、硅灰石(CaSiO3)、云母(SiO2)、粉煤灰、稀土矿物等。填充量为10~30wt%，也可高达40~60wt%。 增强效果主要依赖于填充剂和基体之间的界面结合作用大小。为达到增强改性效果，对填充剂都要进行表面改性，常采用偶联剂，如钛酸钾、硅烷、铝钛酸酯等。 无机刚性粒子的尺寸和形态对改性效果影响很大，一般分为常规填料(直径＞5μm)、超细填料(0.1μm~5.0μm)和纳米填料(＜0.1μm)。 无机粒子除了具有增强效果之外，还有一定的增韧能力，同时也改善了拉伸强度等性能。 其增韧机理如下：刚性粒子均匀地分散在基体中，当基体受到冲击时，粒子和基体之间产生银纹，同时粒子之间的基体也产生塑性变形，吸收冲击能，从而达到增韧效果。随粒子粒度变细，其比表面积增大，粒子与基体之间接触界面增大，受冲击时，会产生更多的银纹和塑性变形，从而吸收更多冲击能，增韧效果提高。 一般认为，稀土矿物的增韧与其成核作用有关，稀土作为成核剂改善增韧体系的结晶结构，从而达到增韧目的。 以矿物填料与GF掺混使用来增强改性塑料是目前盛行的一种有效手段。如果单独加入GF，由于GF本身的各向异性，成型时易发生流动取向，导致制品收缩变形，表面粗糙，与矿物填料掺混则可以克服这一缺点，同时无机矿物价格低廉，加入后利于降低成本。以一种无机物作为增强剂，有可能由于自聚影响增强效果；若用两种增强剂，则通过不同增强剂之间的作用力而相对削弱同种增强剂的聚集力，掺混过程中易于进行力和能量的传递而形成良好的分散，充分发挥不同增强剂的各自优势，体现良好的堆砌作用，提高材料的宏观力学性能。 阻燃改性实质上是一种填充改性。尼龙属易燃材料。随人们对环境保护的要求越来越高，汽车、电子电气、机械仪表、家用电器、办公室和通讯设备等领域对PA阻燃的要求越来越高。为安全计，必须对尼龙进行阻燃改性，同时阻燃改性也是尼龙改性的重要方法之一。 尼龙阻燃改性常用的阻燃剂有溴系(如十溴联苯醚)；磷系阻燃剂(如红磷)；氮系阻燃剂(如三聚氰胺、氰脲酸盐)；协效剂(如Sb2O3、硼酸锌等)。 用无毒、低发烟量、高耐热、对PA力学性能影响相对小的无卤阻燃剂是发展方向，逐步淘汰含卤素阻燃剂，特别是溴代二苯醚类阻燃剂。 阻燃剂属低分子化合物，与尼龙大分子相容性差，所以阻燃剂的加入对尼龙的物理性能产生影响，流动性↗，冲击强度和弯曲强度等↘。 3 阻燃改性 4 增韧改性 在尼龙中加入5-25wt%的橡胶弹性体或热塑性弹性体，可使尼龙的冲击强度大幅度提高。 常用的橡胶弹性体有：乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和丁苯橡胶等；常用的热塑性弹性体有：SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SEBS(苯乙烯-乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、EVA(乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)、EAA(乙烯丙烯酸共聚物)。 5 分子复合 分子复合，即分子复合材料，是以刚性链高分子或微纤做增强剂，以分子水平分散到柔顺性高聚物基体中。由于刚性链高分子的直径很小，因此其长径比远大于普通的增强纤维，比表面积显著↗，使得两者之间的相互作用大大↗，材料的模量和强度有可能达到理论值。 分子复合材料与传统的纤维增强复合材料相比，主要有以下优点：⑴增强剂与树脂基是分子水平的复合；⑵能充分发挥刚性链高分子的增强、高温环境稳定等优异性能；⑶能适应多种成型加工方法。 所用刚性链高分子有对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）、聚甲亚胺（PAM）、聚酰亚胺（PI）、聚二氨基苯甲酰苯胺/萘二甲酸（DBNA）等。 6 PA纳米复合材料 纳米复合材料(NC)是指分散相尺度至少有一相的一维达到纳米级(1～100nm)的复合材料，它适用于以陶瓷、金属和高分子材料为基体的复合材料。由于纳米分散相大的比表面积和强的界面相互作用，NC表现出不同于一般宏观复合材料的力学、热学、电、磁和光学性能，成为新一代复合材料。 聚合物/粘土(层状2∶1型结构硅酸盐，如钠蒙脱土、锂蒙脱土、海泡石等)NC是目前研究最多的、最具工业化前景的新一代聚合物基复合材料，在世界范围内得到重视。 到目前为止，聚合物基纳米复合材料研究最多的是聚酰胺/蒙脱土纳米复合材料。 蒙脱土的晶体结构 只有当聚合物分子插入到粘土片层之间，才能得到聚合物/粘土NC。 ☆粘土的有机化改性是必须的 ☆插层剂的选择是制备聚合物基NC的关键步骤之一。 常用的插层剂：烷基铵盐、季铵盐、吡啶类衍生物和其它阳离子性表面活性剂等 ● 原因 有利于单体或聚合物分子插入生