《化工新材料生产技术》课件——物理改性.pptxVIP

;尼龙改性-物理改性方法;尼龙具有优异的力学性能、电性能、耐磨、耐化学药品性、润滑性，但由于尼龙中存在酰氨基，与水分子之间能够形成氢键，具有较大的吸水性，造成产品尺寸稳定性差，影响电性能，干态或低温下冲击强度低、抗蠕变性及耐热性也有待提高。

与钢材比较

优点：耐腐蚀、自润滑、相对密度小、易成型。

缺点：吸水性大、力学性能不足。

所以，作为工程结构材料，还须改进其性能，才能达到工业用途的要求。;对尼龙进行改性旨在克服其性能不足，扩大应用领域

改性：在聚合物中加入某种材料使其具有某种性能。尼龙树脂的改性主要包括两方面，即物理改性和化学改性。

化学改性：在聚合过程中加入第二、三单体，通过共聚、接枝、交联等化学方法改善基础树脂的性能；

物理改性：在基础树脂中添加一些改性剂(如填充剂、阻燃剂、增强纤维等)与之共混，以提高和改进综合性能。

就尼龙改性作用的不同，可分为增强、增韧、阻燃、填充和合金化等方法。;1.纤维增强改性

尼龙家族中，PA6、PA66用量最大，其它产品(如PA11、PA12、PA46等)因其特点突出而用于一些特殊场合，改性品种较少，PA1010通过增强或合金化提高其强度等性能，但用量较少。故重点是PA6和PA66的改性。

常用的PA增强改性纤维有GF、CF、石墨纤维、芳纶纤维等。目前所用的主要是GF。;玻纤增强PA的生产工艺有两种：

⑴短纤法即玻璃短纤维与PA经混合后挤出造粒；

⑵长纤法玻纤与PA从不同位置进入双螺杆挤出机，将PA和助剂的混合料加入料斗，玻纤则由另外入口通过螺杆转动将其连续带入螺杆。;⑴尼龙用玻璃纤维及偶联剂

用于高聚物增强的GF一般采用无碱纤维。无碱纤维的电绝缘性好，力学强度高，水解度低，耐水耐弱碱性好。

偶联剂是具有某些特定基团的有机化合物，它能通过化学的或物理的作用，将两种性质差异很大的，不易结合的材料有机结合起来。GF表面处理广泛采用硅烷偶联剂。;⑵影响玻纤增强PA6、PA66的主要影响因素

①玻纤与聚合物间的结合力

提高结合力的关键是对玻纤进行表面处理。一般讲，根据基料性能采用不同的偶联剂。

②玻纤的分散在玻纤增强PA6和PA66的制品中，玻纤在树脂基体中的均匀分散程度对性能影响很大。玻纤的分散主要通过双螺杆的剪切混合作用来实现。;③玻纤的长度短玻纤增强PA在混合过程中被剪碎，长度一般为0.2-0.4mm。长玻纤比短玻纤具有更强的增强效果、更高的刚性、抗破裂性、抗蠕变性和缺口冲击强度。

长纤维增强效果明显优于短纤维主要有两方面原因：①长纤维在复合材料中是相互交织在一起的无序排列，不同于短纤维在复合材料中沿流动方向排列；②随纤维长度的增加，纤维与尼龙树脂的接触面积增大，破坏期间从基体中抽出的阻力增大，从而提高了抵抗拉伸力的能力。;④玻纤含量

玻纤的含量一般为20-40wt%，当玻纤含量高于40wt%时，熔体粘度增大，给成型带来困难。但高含量玻纤增强的PA具有突出的强度和刚性，仍广为使用。在合适成型工艺条件下，短纤维的加入量一般只能达到40-50wt%，长纤维可达60-70wt%。;⑶玻纤增强PA6和PA66的特性

①高强度：玻纤增强PA6和PA66的弯曲强度、拉伸强度是纯PA6、PA66的2-3倍，冲击强度也得到大幅度提高。

②热变形温度：30%玻纤增强PA6和PA66的热变形温度分别为205℃和250℃。

③成型收缩率：20%玻纤增强PA6的成型收缩率一般在0.6%以下。

④流动性下降：要求成型加工温度高于纯PA的加工温度。

⑤玻纤在成型过程中易于沿流动方向取向，对薄壁制件易产生翘曲。;CF具有密度小、高强、高模、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特点，是一种获得高刚性和高强度尼龙塑料的优良增强材料。

根据CF长度、表面处理方式和用量不同，可制备出综合性能优异、导电性能各异的导电材料，如抗静电材料、电磁屏蔽材料、面状发热体材料、电极材料等。

CF增强PA66，具有高强度、高热稳定性和尺寸稳定性、高温蠕变小、耐磨、阻尼性能优良等特性。

;芳纶纤维增强尼龙具有良好的综合性能。

其特点是翘曲小、摩擦和磨损特性好、热膨胀系数小，特别是力学性能与方向无关。与玻纤增强的尼龙相比，具有优异的各向同性，模塑收缩和热膨胀几乎与流动性无关，但力学强度不及玻纤和CF增强的尼龙。;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