双螺杆反应挤出纺丝级pa6蒙脱土纳米复合材料的研究

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1、东华大学博上论文～摘要～摘要早在20世纪30年代．聚酰胺(尼龙)就投入工业化生产，早期的聚酰胺主要用于制造纤维，是世界上最早的合成纤维品种，由于聚酰胺良好的耐热性，优异的耐磨性和优良的耐碱性，不发霉、不腐烂、不怕虫蛀等特性，在整个60年代，聚酰胺纤维以15％的速率增长着，广泛应用于军工、航天航空、汽车各种工业领域，以及臼常用品中。1950年以后，由于成核剂的进步及纤维增强塑料的开发，使得聚酰胺作为五大工程塑料之一在材料工程领域中得到广泛应用。尼龙虽然具有以上一些优良的性能，但由于尼龙大分子结构的原因，也存在一些缺点，如模量低，易变形，耐热性差等。无法满足一些场合如

2、高性能轮胎帘子线、输送履带等要求，而受到很大限制。日本的Y．Fukushima等于1987年首次报导了采用原位插层聚合方法制备PA6，粘土纳米复合材料以来，各国研究人员进行了广泛的研究，在PA6／粘土纳米复合材料(NCH)的制备、表征、结构研究等方面取得了重要的进展，所得到的PA6／纳米复合材料具有高强度、高模量、高热变形温度、良好的阻隔性等性能。然而大多数报道的相关研究采用的是己内酰胺水解开环聚合法，而且开发的相关产品多为塑料和薄膜制品。而采用双螺杆反应挤出PA6／蒙脱土纳米复合材料的纺丝级切片，进行纺丝研究还未见任何报导。本论文①首次以双螺杆挤出机作为制备的P

3、A6／蒙脱士纳米复合材料的反应器。采用原位聚合法，使己内酰胺单体在双螺杆中短时间内快速反应聚合，制备出PA6／蒙脱土纳米复合材料。此方法可以在双螺杆中通过适当的参数控制(温度、螺杆形状)进行连续聚合，与一般PA6／蒙脱土纳米复合材料原位聚合法相比，时间大大缩短，而且可直接挤出成型，符合生产上对工艺过程的经济性，高效率的要求，为未来的生产工业化提供了可能。②专门设计了适合PA6／蒙脱土纳米复合材料聚合反应的双螺杆元件组合。对不同螺杆形状的产生的实验结果进行了对比，对螺杆元件形状和停留时间的关系进行了讨论。实验数据表明采用此方法所获得的PA6／蒙脱土纳米复合材料分子量

4、比较高，可达24000左右，分子量分布比较窄，可以达到l-8。适合于纺制纤维。东华大学博士论文～摘要～③对PA6／MMT的结晶动力学和结晶形态的研究发现，纳米蒙脱土在本体系中会作为成核剂起到异相成核的作用，促进y结晶的生成。随着蒙脱土含量的增加，Avrami指数呈下降趋势。MMT的加入量为1％时，更趋于三维增长方式，而3％时由于片状蒙脱土的增多，这种趋势减弱，结晶会沿蒙脱土的二维片状方向增长，即更接近于2维增长方式。④采用锥板流变仪研究讨论了PA6／MMT的流变行为，PA6／MMT熔体的表观粘度随剪切速率的增大而下降，PA6／MMT熔体仍为切力变稀流体。随着温度的

5、升高，PA6愚n仃熔体的流动曲线向下移动，表观粘度下降。随着蒙脱土含量的增加，PA6／MMT熔体的表观粘度也升高。这是因为随着温度的升高，分子热运动加剧，熔体体积膨胀，分子链间的相互作用减弱，导致熔体流动性增大。⑤PA6／蒙脱土纳米复合材料与PA6相比，其熟分解温度显著提高。含3％MMT的PA6的最大降解速率在350*(2左右。10％失重时，普通PA6的温度为290℃，而MMT改性PA6则达到325℃。推测是由于PA6／蒙脱土纳米复合纤维中的硅酸盐片层均匀分布在基体中，由于片层的阻隔作用，材料的透过性很低，挥发性分解物不易扩散出去，从而提高了热稳定性所致。⑥制定了

6、纺丝及拉伸工艺，并对所纺制的纤维的力学性能进行测试。测试结果表明，随蒙脱土含量的增加，纤维力学性能有较大提高。随添加量从0增加到1％和2％，纤维强度分别提高了3％和4％，模量则分别增加了10．7％和23．9％，但当蒙脱土含量增加到3％时，强度和模量都有大幅度下降。关键词：PA6蒙脱土纳米复合材料反应挤出纺丝1l东华_大学博士论文～摘要～StudiesOUTheFiberGradePA6／MontmoriiloniteNanoeompositeChipbyTwinScrewReactiveExtrusionAbstraetPolyamidehasbeenfounda

7、ndcommercializedsince1935．EarlypolyamidewaSmainlyproducedaSrawmaterialforpolyamide(Nylon6)fiber,whichistheearliestsyntheticfiberintheword．Forseveraldecades，Nylon6fiberWaSdevelopingattheannualrateof15％andhavebeenappliedinvariousindustryfieldsofmilitary,aerospace，vehicleanddailyarticles

8、forit