反应注射成型尼龙的研究进展-株洲时代新材料科技股份有限公司.doc

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1、改性阴离子聚合尼龙的研究进展杨海洋，郑梯和，刘爱学（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007）摘要：本文介绍了阴离子聚合尼龙改性的研究进展，重点介绍了阴离子聚合尼龙6的填充和共聚改性研究，总结了最新的工作和其发展趋势。关键词：阴离子聚合；尼龙；研究进展前言活性阴离子聚合尼龙是采用阴离子聚合方法，使单体快速聚合成分子量高、熔体粘度大的尼龙。这种尼龙结晶度高（可超过50%）、密度大、工艺简单、成型时间短，在强度、刚度、吸水性、尺寸稳定性、耐化学药品性等方面都比普通尼龙优越得多。根据合成工艺的不同，活性阴离子聚合尼龙主要有铸型尼龙、

2、反应注射成型尼龙两种。所谓铸型尼龙，简称MC尼龙（MonomerCastingNylon），就是在常压下将熔融的原料己内酰胺单体用强碱性的物质做催化剂，与活性剂等助剂一起，直接注入预热到一定温度的模具中，物料在模具内很快地进行聚合反应，凝结成白色坚韧的固体坯件[1]。而反应注射成型（RIM）是将两股含有反应催化剂和引发剂的低粘度流体注入到模具中。目标聚合物分子量的增长就像一个化学反应的进行，将单体转变为刚性的固体聚合物部件[2]。RIM尼龙6所用的原料系统与一般的己内酰胺有所不同，其主要区别是首先用聚醚多元醇与催化剂反应制成预聚物，然后再

3、与己内酰胺共聚制成嵌段共聚物[3]。RIM尼龙与MC尼龙都是采用活性阴离子聚合的方法，技术有很多相似点，是MC尼龙工业制造方法的进一步开拓[4]。MC尼龙设备简单，但是成型后制备需要大量的加工，浪费原料。RIM尼龙的特点是参与反应的原料之间的比例可精确调节，参与反应的组分为液体，其粘度低，充模时的流动性好，充模压力和锁模力都很低，从而也就降低了成型设备和模具的造价，而且适合于成型大面积、薄壁和形状复杂的注塑制品。近年来，许多科研人员对MC尼龙和RIM尼龙做了大量的改性研究，尤其在填充和共聚改性方面，而且研制出了许多性能优异及及可满足特殊要

4、求的改性阴离子聚合尼龙。1阴离子聚合尼龙的填充改性1.1无机矿物粉体改性阴离子聚合尼龙在尼龙阴离子聚合过程中，加入无机矿物可以提高材料的强度，尺寸稳定性，降低成本。无机矿物在尼龙中的分散情况取决于无机矿物的密度，粒径和其与熔体的亲和力。为了提高矿物粉体与熔体的粘结，需要对矿物粉体进行表面改性。一般采用偶联剂对矿物粉体进行表面改性，这样可以有效的改善粉体在尼龙中分散，从而达到提高粉体与尼龙的粘结，起到增强的作用。简单的用粉体填料填充RIM尼龙其拉伸强度并不会随着填充剂重量百分比和平均纵横比的增加而增加，而是倾向于减小。如果在RIM尼龙与填料

5、混合之前，通过降低压力移除气体，拉伸强度将会随着填充剂重量百分比和平均纵横比的增加而增加，这一结果也与通常的注射成型法的结果相同。因此，在填料增强RIM材料时，要提高复合材料的强度需要降低压力[5]。RIM工艺制备得到的尼龙6/空心玻璃微珠新型复合材料可以降低密度并提高材料的硬度。复合材料的剪切强度与填料的含量呈正比。通过Kerner方程式可以计算出不同玻璃微珠含量时的剪切模量。剪切强度与玻璃微珠的壁厚呈线性关系[6]。张慧波等考察了陶瓷微珠对MC尼龙的物理、力学性能的影响。结果表明,当陶瓷微珠的质量分数为10%时,制品的收缩率下降,热变

6、形温度提高25℃以上,弯曲强度提高15%以上,冲击强度也提高7%以上[7]。孙向东等采用季铵盐改性累托石由阴离子开环原位聚合法制备MC尼龙/累托石复合材料。结果表明，当加入的有机累托石质量分数为5%时，制品的收缩率下降，热变形温度提高27℃，制品具有填料分布均匀、外观光泽优良等优点；制品的冲击强度和拉伸强度都有所提高，其中拉伸强度提高4.9%，冲击强度提高56.8%[8]。通过加入纳米矿物材料不但可以使得MC尼龙的强度增大，还能起到增韧的作用。周莉等采用原位聚合方法制备MC尼龙6/纳米ZnO复合材料，制得的复合材料拉伸强度比纯MC尼龙6提

7、高20%；断裂伸长率提高32.9%；弯曲模量提高36.1%；简支梁冲击强度提高87.1%[9]。林轩用超声分散原位聚合法制备了铸型(MC)尼龙/CaCO3纳米复合材料，结果表明，纳米CaCO3对MC尼龙具有增韧和增强的双重效果[10]。1.2纤维改性改性阴离子聚合尼龙纤维主要是玻璃纤维和碳纤维。纤维改性阴离子聚合尼龙主要是提高耐热性和强度。纤维在基体中分布，含量及其与基体的界面的结合强度对复合材料性能存在很重要的影响。在尼龙阴离子聚合过程中，由于己内酰胺熔体粘度比较低，纤维分散就存在问题，需要对纤维进行改性，使其与尼龙基体牢固的粘结，达到

8、增强的目的。Zadorecki研究了纤维素增强尼龙6嵌段共聚物的性能。纤维素的加入，导致了液相组分粘度的增加，增加量取决于纤维素纤维的添加量和长径比。经过合适的烘干处理，纤维素纤维并不会影响R