正应力支配下混合顺序对PA6/HDPE/CNTs体系结构及性能的影响
发布时间：2020-12-25 19:23
利用自行研制的叶片式混炼装置,实现了正应力支配下聚合物复合体系的熔融共混。实验研究了混合顺序以及混合时间对高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙6(PA6)/碳纳米管(CNTs)共混物的微观结构、流变特性、热性能及宏观力学性能的影响。结果表明:正应力支配作用能在短混合时间内实现PA6粒子和CNTs的均匀分散,分散效率高;相比于将HDPE,PA6,CNTs三者同时共混或者是先将PA6与CNTs混炼制成母料,再与HDPE共混这两种混合顺序,先将HDPE与CNTs混炼制成母料,再与PA6共混制得的共混物中分散相PA6粒径最小,分散更均匀,共混物的热性能以及力学性能更好。
【文章来源】：材料工程. 2020年02期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
混合时间为60 s时不同混合顺序下共混物热重分析曲线
图1为不同混合顺序及不同混合时间下共混物的扫描电镜图。从图1看出,PA6/HDPE两相呈现出典型的“海-岛”结构,PA6组分作为分散相呈现出“岛”的样貌。与HDPE相比,PA6和CNTs极性相近,亲和力较强,且PA6黏度低,因此在混合过程中,CNTs更倾向于分布在PA6相中。如图1(a)所示,随着混合时间增加,PA6/CNTs+HDPE共混物的相界面和分散相的粒径基本没有变化,这是因为在共混初期CNTs就几乎全部进入PA6相并在其中形成网络结构,该网络结构能帮助PA6抵抗共混过程中拉伸流场的破碎作用,减弱分散相粒子的形变程度,降低粒子破碎概率;从图1(b)观察到,随着混合时间增加,HDPE/PA6/CNTs共混物的分散相在基体中分散更均匀且粒径不断减小,同时分布在两相界面上的CNTs数量越来越少,相界面也越来越明显。这是由于混合时间增加,越来越多的CNTs分散在PA6相中,导致在相界面起桥接作用的CNTs数量减少,从而使界面缠结程度降低,但相比PA6/CNTs+HDPE共混物,进入PA6相中的CNTs还不足以形成网络结构以抵抗拉伸流场的破碎作用;与其他两种混合顺序比较,图1(c)中HDPE/CNTs+PA6共混物分散相PA6在基体中分散更均匀且粒径减小的幅度和速度更大。这是因为在该混合顺序下随着混合时间增加,CNTs大量分布于基体以及相界面上,一方面,存在于两相界面上的CNTs将PA6粒子包裹起来,防止PA6粒子之间相互团聚形成大颗粒;另一方面,由于只有少量的CNTs进入PA6相,无法在其中形成网络结构,以抵抗拉伸流场的破碎作用。通过比较相同混合时间下3种混合顺序共混物的微观形态发现,混合时间为120 s时,PA6/CNTs+HDPE共混物分散相PA6粒径大,相界面几乎没有CNTs存在,两相间界面明显;HDPE/PA6/CNTs共混物分散相PA6粒径较小,相界面有少量CNTs存在,两相间有部分缠结;而HDPE/CNTs+PA6共混物分散相PA6粒径很小,相界面有大量CNTs存在,两相间有大量缠结(图1(c)中已标记)。总而言之,在混合顺序HDPE/CNTs+PA6下,分散相粒径最小且在基体中分散最均匀,同时CNTs能大量分布于HDPE/PA6两相界面达到显著的增容效果[13]。2.2 混合顺序对共混物流变性能的影响
混合时间为60 s时HDPE和PA6在不同混合顺序下共混物中的DSC曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物共混物增容技术及发展[J]. 马鹏飞,王鑫,李栋辉,游峰,江学良,姚楚. 材料工程. 2019(02)
[2]碳纳米纤维/高密度聚乙烯复合材料结晶行为和介电性能的研究[J]. 孙莉莉,钟艳莉. 材料工程. 2013(04)
硕士论文
[1]体积拉伸式塑料混炼装置开发及其在不同黏度差别体系中应用[D]. 余忠伟.华南理工大学 2016
[2]偏心圆筒中拉伸-剪切流动比例的调节方法与原理[D]. 王小林.华南理工大学 2015
[3]共混改性制备抗菌性耐污染聚醚砜超滤膜的研究[D]. 黄星.中国海洋大学 2014
[4]碳纳米管改性不相容共混物HDPE/PA6的研究[D]. 向芳明.西南交通大学 2011
本文编号：2938250
【文章来源】：材料工程. 2020年02期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
混合时间为60 s时不同混合顺序下共混物热重分析曲线
图1为不同混合顺序及不同混合时间下共混物的扫描电镜图。从图1看出,PA6/HDPE两相呈现出典型的“海-岛”结构,PA6组分作为分散相呈现出“岛”的样貌。与HDPE相比,PA6和CNTs极性相近,亲和力较强,且PA6黏度低,因此在混合过程中,CNTs更倾向于分布在PA6相中。如图1(a)所示,随着混合时间增加,PA6/CNTs+HDPE共混物的相界面和分散相的粒径基本没有变化,这是因为在共混初期CNTs就几乎全部进入PA6相并在其中形成网络结构,该网络结构能帮助PA6抵抗共混过程中拉伸流场的破碎作用,减弱分散相粒子的形变程度,降低粒子破碎概率;从图1(b)观察到,随着混合时间增加,HDPE/PA6/CNTs共混物的分散相在基体中分散更均匀且粒径不断减小,同时分布在两相界面上的CNTs数量越来越少,相界面也越来越明显。这是由于混合时间增加,越来越多的CNTs分散在PA6相中,导致在相界面起桥接作用的CNTs数量减少,从而使界面缠结程度降低,但相比PA6/CNTs+HDPE共混物,进入PA6相中的CNTs还不足以形成网络结构以抵抗拉伸流场的破碎作用;与其他两种混合顺序比较,图1(c)中HDPE/CNTs+PA6共混物分散相PA6在基体中分散更均匀且粒径减小的幅度和速度更大。这是因为在该混合顺序下随着混合时间增加,CNTs大量分布于基体以及相界面上,一方面,存在于两相界面上的CNTs将PA6粒子包裹起来,防止PA6粒子之间相互团聚形成大颗粒;另一方面,由于只有少量的CNTs进入PA6相,无法在其中形成网络结构,以抵抗拉伸流场的破碎作用。通过比较相同混合时间下3种混合顺序共混物的微观形态发现,混合时间为120 s时,PA6/CNTs+HDPE共混物分散相PA6粒径大,相界面几乎没有CNTs存在,两相间界面明显;HDPE/PA6/CNTs共混物分散相PA6粒径较小,相界面有少量CNTs存在,两相间有部分缠结;而HDPE/CNTs+PA6共混物分散相PA6粒径很小,相界面有大量CNTs存在,两相间有大量缠结(图1(c)中已标记)。总而言之,在混合顺序HDPE/CNTs+PA6下,分散相粒径最小且在基体中分散最均匀,同时CNTs能大量分布于HDPE/PA6两相界面达到显著的增容效果[13]。2.2 混合顺序对共混物流变性能的影响
混合时间为60 s时HDPE和PA6在不同混合顺序下共混物中的DSC曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物共混物增容技术及发展[J]. 马鹏飞,王鑫,李栋辉,游峰,江学良,姚楚. 材料工程. 2019(02)
[2]碳纳米纤维/高密度聚乙烯复合材料结晶行为和介电性能的研究[J]. 孙莉莉,钟艳莉. 材料工程. 2013(04)
硕士论文
[1]体积拉伸式塑料混炼装置开发及其在不同黏度差别体系中应用[D]. 余忠伟.华南理工大学 2016
[2]偏心圆筒中拉伸-剪切流动比例的调节方法与原理[D]. 王小林.华南理工大学 2015
[3]共混改性制备抗菌性耐污染聚醚砜超滤膜的研究[D]. 黄星.中国海洋大学 2014
[4]碳纳米管改性不相容共混物HDPE/PA6的研究[D]. 向芳明.西南交通大学 2011
本文编号：2938250
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