凹凸棒土复合填充PA_66的增强增韧研究

化 工 职 业 技 术 教 育 2 0 0 6 · 2 由于纳米 尺寸 手机海报尺寸公章尺寸朋友圈海报尺寸停车场尺寸印章尺寸 效应、超大的比 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面积以及很强的界面相 互作用,纳米复合材料的性能往往明显好于相同组分的常规 复合材料。凹凸棒土(AT)是一种晶质的水合镁铝硅酸盐矿 物,土质细腻,质轻。它的基本结构单元是棒晶。棒晶呈棒状, 长约1μm,直径约20nm,是一种天然的一维无机纳米材料。 但纳米棒晶在通常情况下容易聚集,导致 AT与聚合物复合 只能起到填充增量作用,不能充分发挥其应有的效能。 聚酰胺(PA,俗称尼龙)是五大 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 塑料中消费量最大、 品种最多、应用最广的一种。为了改善性能或降低成本,也通 常对 PA进行填充改性。目前 PA的改性通常采用填充玻璃 纤维的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,但这种方法对设备条件要求较高。 本研究旨在通过对AT的表面改性,采用直接熔融共混 的方法使其在聚合物中达到纳米级分散,制备 AT/PA-66纳 米复合材料,提高复合材料性能。 1 实验部分 1.1 主要原材料 凹凸棒土复合填充PA-66的增强增韧研究 王 璐 摘 要 对凹凸棒土进行表面改性,采用直接熔融共混方法制得凹凸棒土(AT)/聚酰胺(PA) 复合材料,以提高复合材料的性能。测量了复合材料的拉伸强度和冲击强度;通过扫描电镜 (SEM)照片 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了复合材料的断面结构。结果表明,添加凹凸棒土能提高PA-66的拉伸强度 和冲击强度,且当添加量为6质量份时,力学性能最好。 关键词 凹凸棒土 聚酰胺-66 拉伸强度 冲击强度 拉伸断面 1.2 实验设备及测试仪器 1.3 AT的表面改性 把 AT加入高速搅拌机中,先低速启动,然后高速搅拌 5min,目的是使 AT蓬松化。用乙醇作为溶剂将改性剂稀释, 然后以喷雾形式加入高速搅拌机中,搅拌 15min后出料。将 改性后的 AT先敞口 10min左右,然后在 105℃干燥。在制 备复合材料的过程中,现场加入改性剂和 AT,通过挤出机产 生的机械作用力,在AT分散或解离过程中,使改性剂吸附或 表1 实验用原材料 表2 主要实验设备及测试仪器 28 包覆在AT表面,完成AT的表面处理。 1.4 试样制备 先用不同表面改性剂对AT土进行表面处理,干燥后按 配方准确称量物料,PA-66基料分别与不同方法处理过的 AT土充分混合后加入反应型双螺杆挤出机中,挤出造粒制 成PA-66复合材料粒料。该粒料在 100℃下烘干 8h,加入到 注塑机中注塑成标准样条。 1.5 性能测试 1.5.1 力学性能 拉伸试验按 GB/T1040-1992进行。悬臂梁缺口冲击试 验按GB/T1043-1993进行。 1.5.2 复合材料断面表征 将拉断后的试样裁切成适当大小(保留完整断面),用双 面胶粘纸直接贴在铝样品座上。在电镜观察时为避免高分子 材料表面积累电荷,影响观察效果,通常在其表面要进行喷 金处理。 2 结果与讨论 2.1 不同表面改性剂对凹凸棒土分散性能的影响 凹凸棒土表面改性,目的在于改善粒子在聚合物中的分 散性质或者改进粒子对聚合物的结合性能。凹凸棒土表面改 性方法是通过物理或化学方法将表面处理剂吸附或反应在 凹凸棒土粉末的表面,形成表面改性层,使其表面活性化,从 而改善凹凸棒土粉末的表面性能,提高分散效果。 近年来,凹凸棒土表面改性处理的研究进展很大,已经 开发出许多新的改性处理方法。本试验采用 2种表面改性 剂。 (1)钛酸酯偶联剂(NDZ-101) 钛酸酯偶联剂能与凹凸棒土表面的自由质子形成化学 键,主要是 Ti-O键。经过处理后的凹凸棒土,表面覆盖一层 有机分子膜,表面性能发生了变化,分散性能提高。 (2)硅烷偶联剂(KH-560) 对凹凸棒土表面处理较为有效的是一种多组分硅烷偶 联剂,它能使凹凸棒土表面硅烷化,提高分散效果。 2.2 表面处理的AT土对PA-66力学性能的影响 2.2.1拉伸性能 图1和图2所示为复合材料拉伸强度随 AT含量增加而 变化的趋势(每100份PA-66所对应的AT土质量份数)。图 1为经硅烷偶联剂 KH560改性后的 AT土对性能的影响情 况;图2是经钛酸酯偶联剂改性后AT土对性能的影响情况。 从偶联剂的选用方面看,KH560的改性效果要稍好于钛酸酯 偶联剂。 从图中可以看出,在一定的填充量下,PA-66的拉伸强 度随着纳米AT土填充份数的增加而增加,当达到一定值后, 其强度又随着添加份数的增加而下降。当 AT土含量为 6份 (质量分数约为 5.6%)时,复合材料拉伸强度最高,可以达到 81Mpa左右。 这是由于经过表面改性和熔融共混,AT确实以纳米形 式分散在了聚合物中。在加入量较少时,由于纳米材料本身 特殊的表面性质,微小的纳米纤维可以有效阻碍复合材料中 的微细裂纹扩展,不致形成大裂纹引起材料发生断裂,即发 挥纳米填料的小尺寸效应。另一方面,AT表面大量的羟基与 尼龙 66大分子链发生反应,产生交联结构,使得 AT与尼龙 紧密结合在一起,从而提高了复合材料的拉伸性能。当AT含 量超过一定范围后,这种作用减弱,强度下降。另外,AT的加 入也起到了成核剂的作用,促进了复合材料的结晶,这都有 利于复合材料拉伸强度的提高。但当AT含量随之增加,成核 作用开始减弱,拉伸强度开始下降。 图1 经KH560改性后的AT土填充量与复合材料拉伸强度的关系 图2 经酞酸酯改性后的AT土填充量与复合材料拉伸强度的关系 2.2.2 冲击性能 图3和图4分别为经不同偶联剂处理后的AT土填充量 对复合材料冲击性能的影响。 从图中可以看出,AT土经偶联剂处理后,当少量添加 时,复合材料的冲击强度随之提高,但随着 AT土填充量的加 大,冲击强度又不断下降。在偶联剂选用方面,选用钛酸酯偶 29 学 术 园 地 拉伸强度 (MPa) AT土含量(份数) 拉伸强度 (MPa) AT土含量(份数) 化 工 职 业 技 术 教 育 2 0 0 6 · 2 AT土含量(份数) 冲击强度 (MPa) 联剂的材料缺口冲击强度接近于选用 KH560的材料。但经 钛酸酯处理的AT土当质量份数约为 6份时,冲击强度达到 最佳,而经 KH560处理的 AT土当质量份数约为 2份时,冲 击强度达到最佳。总之,少量 AT土的加入对尼龙 66/AT纳 米复合材料有增韧作用,而加入过多则对韧性有破坏作用。 这是由于尼龙 66属于韧性基体,而 AT为无机材料,因此该 复合材料的增韧机理属于非弹性体增韧。而非弹性体增韧, 对于填料和塑料基体的相容性要求较高,如果相容性好,适 量添加AT土可以起到增韧作用;而当含量过高时,AT与尼 龙66的相容性随之发生破坏,因此韧性下降。 图3 经KH560改性后的AT土填充量与复合材料冲击性能的关系 图4 经酞酸酯改性后的AT土填充量与复合材料冲击性能的关系 2.3 AT/PA-66复合材料拉伸断面的扫描电镜(SEM)分析 将材料进行拉伸实验后的断口,进行喷金处理,在扫描 电镜下,对其形态进行观察。 如图5和图6所示,在AT填充量较小的情况下,拉伸断 面为明显的纤维状韧性断裂,说明AT与尼龙66两相之间有 良好的界面浸润,证明两者之间有良好的界面相互作用,形 成了有机的结合体。图中的球形结构是AT团聚组织。可以 看出,添加量为5份时,团聚组织较少,而且尺寸较小。但随 着AT含量的增加,团聚现象随之增加,因此也导致了复合材 料内部缺陷的增加。 图5 5份AT填充尼龙66/AT纳米复合材料拉伸断面的SEM照片 30 冲击强度 (MPa) AT土含量(份数) 职业教育是直接为社会经济发展培养人才的,而人才的 质量又必须经过社会的检验,所以企业对职业学校办学质量 和人才质量的优劣最有发言权。当前,职业学校与用人企业 还没有真正形成一种相互信任、紧密联系的关系,产教结合、 校企合作还有许多困难,企业对于评价的直接参与还不多。 为扭转这种局面,必须把社会评价引进学校、引入教育教学 活动过程;也就是让企业、行业参加评价标准的制定,定期参 与评价过程,通过选派专业人员参与实践、实训、实习过程和 社会实践活动,对评价独立发表看法,并经过职业应聘的能 力测评,全方位介入发展性教育评价,真正形成社会参与的 评价机制。教育行政部门应会同劳动、保障部门,行业协会等 全力支持学校的发展性教育评价。 4.4 通过发展性教育评价促进职业学校的整体改革发展 发展性教育评价是一种有效的质量监控手段,又是有效 的管理手段,促进学校、专业、教师和学生的发展才是其根本 目的。发展性评价倡导学校主动地依据发展目标实施评价, 因此,各级教育行政部门最重要的是为一线服务、为学校排 忧解难,简化工作程序,减少统一的、指令性的评估检查项 目,让学校通过发展性评价促进教学改革的深化,把教育评 价的主动权还给学校、教师和学生,把评价的发言权交给社 会。教育主管部门应加大宣传力度,为新型评价思想、评价标 准做好舆论宣传,扩大职业教育的影响,给职业教育一个更 大的发展空间。 (作者单位: 北京市人民政府教育督导室) 栏目责编: 刘向东 3 结果与讨论 (1)经过表面改性的凹凸棒土,通过直接熔融共混的方 法可以制得性能优良的AT/PA-66复合材料。 (2)添加改性 AT土能提高 PA-66的拉伸强度,且当添 加量为 6质量份时,力学性能最好。其强度提高的主要原因 是AT的小尺寸效应,减少了复合材料的小裂纹扩张;悬臂梁 缺口冲击强度随AT含量增加先上升,后下降,这种变化主要 和材料的相容性有关。 (3)少量填充AT土的复合材料中,AT能够与聚合物良 好结合,过多的AT会破坏这种结合。 参考文献 1 周杰,刘宁,李云.凹凸棒石粘土显微结构特征.硅酸盐通 报,1999,(6):50 2 钱运华,金叶铃,陈振国等.凹凸棒土填充硬质聚氯乙稀塑 料.塑料,1998,27(2):37 3 钱运华,金叶铃,陈振国等.凹凸棒粘土填充PP的研究.塑 料工业,1998,26(1):109 4 陈鸣才等.稀土偶联剂在无机刚性粒子增韧聚丙烯体系中 的应用.塑料,2004,33(2) 5王国全,王秀芬.聚合物改性.中国轻工业出版社,31-32 (作者单位: 北京市化工学校) 图6 20份AT填充尼龙66/AT纳米复合材料拉伸断面的SEM照片 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接8页) 31 科 普 综 述