PA66改性开题报告2

1、本科毕业论文开题报告题目EPDM接枝改性及其对PA66性能的影响学生姓名学号04081418教学院系材料科学与工程学院专业年级材料科学与工程04級指导教师职称单位西南石油大学研究目的与意义尼龙(PA)是主链上含有许多重复的酰胺基的高分子化合物，具有高机械强度、高熔点、耐磨、耐油、耐热性能优良等优点1,3。但是，PA也有不足之处，即低温和干态冲击强度低，吸水性大和抗蠕变性差。为了适应性能要求的不断提高，近年来PA改性领域十分活跃2。三元乙丙橡胶(EPDM)为乙烯和丙烯的无规共聚物，是一种非极性的橡胶增韧剂，其弹性好、机械性能高、耐腐蚀性、透气性好、电性能优异以及耐低温性和耐热、耐臭氧、耐紫外线和

2、耐水性,可用于通用和工程塑料的增韧和耐低温的改性中5。主要用于提高聚丙烯等高分子复合材料的冲击性能，但其弹性模量较低，通常使高分子复合材料的拉伸强度、弯曲强度和熔融指数有所下降。三元乙丙橡胶(EPDM)为非极性，难以与极性聚合物如聚酰胺(PA)、聚酯(PET、PBT)、聚碳酸酯(PC)等相容制备低温超韧合金。三元乙丙橡胶(EPDM)分子链上引入极性基团，可提高PA和EPDM相容性，从而提高复合材料的综合性能6。国内外研究现状David8等研究了PA6和马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)共混体系的力学性能、微观性能，探讨了马来酸酐(MAH)的接枝率对共混体系性能的影响。当EPDM

3、含量为15%，MAH接枝率为1.48%时，共混物的悬臂梁缺口冲击强度达到998.6kJ/m；当EPDM的含量为20%，MAH接枝率为0.2%0.52%时，所有试样均未被冲断；当接枝率为0.35%的EPDM-g-MAH与不同胺基含量的PA6共混后，随接枝率的增大，共混物缺口冲击强度升高。Borggrere】12等研究了EPDM的含量和粒子尺寸对PA6/EPDM-g-MAH脆韧转变的影响。结果表明，随EPDM含量增大，共混物的冲击强度呈线性增大，共混物的脆韧转变温度逐渐降低，并且橡胶粒子的直径变小，使共混物的脆韧转变温度向低温方向移动。通过对弹性体的力学性能与共混物的冲击性能关系的研究表明随弹性体

4、弹性模量的减小，共混物的冲击性能提高，并提出了为了得到有效增韧粒子，增韧剂的弹性模量必须低于基体树脂弹性模量的1/10。宋宏等开发出采用PE-g-MAH为相容剂的PA/EPDM体系，其常温干态下冲击强度为纯PA的13倍，且适于注射成型加工。汪济空等以EPDM接枝MAH的共聚物作为增韧材料，当EPDM-g-MAH质量含量为20%时，体系缺口冲击强度为纯PA66的7倍。虞德成用经偶联剂处理过的玻纤和改性的EPDM制得的增强增韧PA66。近年来应用反应性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对二元乙丙橡胶(EPR)或(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)嵌段共聚物(SBS)进行接枝改性，再与尼龙6进行反应共混，利用

5、GMA的环氧官能团与尼龙6的端氨基和(或)端羧基反应生成的Nylon-6-co-EPR作为界面增容剂，改善Nylon-6与EPR的相容性。孙树林等在双螺杆挤出机中制备了环氧官能化的二元乙丙橡胶(GEPR)，研究了共混体系的力学性能、形态结构、断裂形态，并对EPR增韧Nylon-6的机理进行了探讨。通过对Nylon-6/gEPR共混体系缺口冲击形变区的研究，得出EPR增韧Nylon-6的机理是橡胶粒子的空洞化和塑料基体的剪切屈服，力学性能测试表明，GEPR的引入显著提高了Nylon-6的缺口冲击强度。主要研究内容羟基磷灰石对HA/PA复合材料性能的影响羟基磷灰石(HA)是天然骨的主要成分,HA陶

6、瓷材料植入人体后，能与骨之间形成键性结合,为骨生长提供一个支架或模板,故被称为是一种生物活性物质。但单纯将HA作为硬组织替代或修复材料，其力学强度不能满足植入材料的要求。因此,通常是将HA或其它生物陶瓷与高聚物复合,制成高强、高韧的复合材料。纳米羟基磷灰石浆料与酰胺66复合，得到了n-HA/PA仿生复合材料。该复合材料克服了羟基磷灰石脆性大、强度差、不易成型等缺点，在提高材料的力学性能的同时，也保持了材料良好的生物相容性和生物活性7。该复合材料具有以下几个优点:纳米级的HA在聚合物中含量高于其它同类产品，因而具有较高的生物活性；n-HA在复合材料中分布均匀；n-HA与P66之间的化学键合，使复

7、合材料能更好地传递外应力，达到既增强又增韧的目的。少量羟基磷灰石HA粒子加入到高聚物中，具有一定的成核作用，使共混物的结晶有不同程度的提高，结晶速度和结晶度提高Mo大量HA加入到PA基体中时，材料粘度增大，聚合物大分子和分子链段运动困难，大分子及链段重排运动困难，导制结晶能力降低，力学强度变差。32乙丙橡胶增韧机理EPDM和PA分子链间相互作用，使PA分子链堆积的有序性下降，PA分子间的部分氢键被削弱，PA结晶能力下降，结晶度和微晶尺寸均下降，PA66分子链方向微晶的生长受到抑制，共混体系冲击强度上升4。尼龙极性好，EPDM极性差，EPDM增韧PA存在相容性不好的问题，通过接枝共聚可解决相容性

8、不好的问题。接枝反应有多种形式，如熔融接枝、溶液接枝和固相接枝等。由于溶液接枝和固相接枝的局限性，熔融接枝一直是人们进行实验研究和工业化生产的重要方法PA中加入EPDM与马来酸酐(MAH)或甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的接枝物后，PA与EPDM的相容性大大增加,可有效地改善尼龙的韧性。33接枝改性乙丙橡胶增韧机理接枝EPDM加到PA66基体中，接枝改性在很大程度上改善了分散相与基体树脂的相容性，分散相在基体中分散的相当细，使得共混材料韧性增加而出现剪切屈服形变。根据银纹-剪切带理论：共混材料中，接枝EPDM粒子充作应力集中中心，诱发大量银纹和剪切带，大量银纹和剪切带的产生和发展要消耗大量能量

9、，因而显著提高了材料冲击强度10。共混体系银纹和断面基体的塑性形变更明显，拉伸纤维束比其他体系细密，而且数量最多，拉伸结构单元也最长，消耗能量也最大。接枝EPDM粒子除引发银纹和剪切带外，还终止银纹，使之不致发展成破坏性裂纹乃至裂缝，同时还具有阻止、转向并终止小裂纹作用。接枝EPDM所引发的剪切带是终止银纹的另一个重要因素，因为剪切带内部的大分子是高度取向的，当银纹的扩展与已存在的剪切带相遇，就被剪切带终止。由于剪切带能提供较大的剪切形变，而银纹提供的形变是有限的，所以剪切带的形成对增韧的贡献最大。同时，银纹的增长伴随着空化空间的发展，空化空间阻止了基体内部裂纹的产生，使得银纹和剪切带协同作用

10、，对共混材料起到增韧的效果。研究总体构想针对PA材料的吸水率高、韧性低的问题，首先加入适量三元乙丙橡胶，提高PA材料的性能；其次采用熔融反应法，通过控制单体和引发剂用量，制备接枝改性的乙丙橡胶，并研究不同用量的接枝改性乙丙橡胶对PA性能的影响，优化接枝改性乙丙橡胶/PA的配方，进一步采用羟基磷灰石和纳米氧化锌作为填料，分别研究其对橡胶/尼龙复合材料性能的影响。最后制的高韧性的复合材料。5生产工艺流程图冲川样縈一测沖离强医一观察斷II形态-一世伸样杀测拉忡强度-剧察断口形态浸泡试样-测量眠水率團1工艺耳测试流程示胚囹6研究方案（1）研究乙丙橡胶/PP用量对PA力学性能的影响；（2）研究偶联处理的

11、HA对乙丙橡胶/PP/PA复合材料性能的影响；（3）研究偶联处理的纳米氧化锌对乙丙橡胶/PP/PA性能的影响；（4）固定引发剂用量,研究马来酸酐单体用量对乙丙橡胶/PP性能的影响；（5）固定马来酸酐单体用量，研究引发剂用量对乙丙橡胶/PP性能的影响；（6）研究接枝乙丙橡胶/PP的用量，对PA力学性能影响；（7）研究偶联处理的羟基磷灰石（HA）用量对接枝乙丙橡胶/PA力学性能；（8）研究偶联处理的纳米氧化锌对接枝乙丙橡胶/PA力学性能。预期结果（1）获得材料接枝率较高，力学性能较好时的马来酸酐和引发剂的最佳用量。（2）获得耐水、冲击强度高的尼龙复合材料。主要试验设备和主要试验原料主要实验原料PA

12、66；PP；三元乙丙橡胶（EPDM）；硅烷偶联剂；马来酸酐（MAH）；DCP；丙酮；羟基磷灰石；纳米氧化锌。主要实验设备双螺杆挤出机，注塑机，摆锤式冲击试验机，熔融指数仪，电子万能试验机恒温水浴，电热鼓风干燥箱。工作进度安排35周：查阅相关文献，作开题报告67周：制定实验方案，实验前的准备814周：原料预处理，根据方案实验1516周：处理实验数据，撰写毕业论文17周：参加毕业论文答辩参考资料黄艳梅，张立平，齐立强等高增强PA66的研究和应用开发J.中国塑料,2001,15(5):19-22罗河胜.塑料改性与实用工艺M.广州:广州科技出版社，2007.21-25邓如生，魏运方，陈步宁编著.聚酰胺

13、树脂及其应用M.北京：化学工业出版社,2002.276-376邓本诚，李俊山编著橡胶塑料共混改性M.北京：中国石化出版社，1996.1-6唐斌，李晓强，王进文编著.乙丙橡胶应用技术M.北京：化学工业出版社，2005.336-337张玉龙，李萍主编工程材料改性技术M.北京：机械工业出版社，2006.9-17郭颖，李玉宝，严永刚.纳米磷灰石晶体/聚酰胺66复合材料的制备和界面研究J.四川大学学报(自然科学版)，2002,39(3):479-482Lawson，DavidF，Hergenrother，WilliamL，Matlock，MarkG.Preparationandcharacterizat

14、ionofheterophaseblendsofpolycaprolactamandhydrogenatedpolydienesJ.JournalofAppliedPolymerScience，1990，39(19):2331-2336StevenC，Manning，RobertB，Moore.ReactiveCompatibilizationofPolypropyleneandPolyamide-66WithCarboxylatedandMaleatedPoly-propyleneJ.PolymerEngineeringandScience，1999，(10):1921-1928鲁成祥，陈力，王艳梅，蔡绪福.三元乙丙橡胶接枝马来酸酐及其在尼龙6中的应用J.合成橡胶工业，2006,29(6):445-