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《原位聚合玻纤_尼龙6热塑性复合材料的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、Vol.18功能高分子学报No.32005年9月JournalofFunctionalPolymersSep.20053原位聚合玻纤2尼龙6热塑性复合材料的研究33卢红,史德军,靳楠,郑安呐,胡福增,王书忠(华东理工大学材料科学与工程学院,上海200237)摘要:研究了己内酰胺开环聚合反应,确定了适用于RTM方法原位制备玻纤织物增强热塑性复合材料的工艺。结果表明:表面处理可抑制玻纤对单体的阻聚作用,使单体转化率达97%,尼龙6的分子量大于3.05×10;制备的玻纤方格布增强尼龙6复合材料的力学性能比纯尼龙6有显著提高。SEM分析表
2、明复合材料有着良好的界面连接。关键词:玻璃纤维;尼龙6;阴离子聚合;原位聚合;热塑性复合材料中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:100829357(2005)0320405204与热固性复合材料相比,热塑性复合材料因冲击韧性高、易修补、可回收等特性而更受关注。但是热塑性树脂基体熔体粘度高,普通方法很难使树脂均匀地浸渍到连续增强纤维织物中形成性能良好的复合材料。本文采用类似热固性复合材料的树脂传递模塑成型工艺(RTM),用低粘度的活性己内酰胺单体浸渍铺设在模具内的增强纤维织物,然后进行原位阴离子聚合,制备玻纤增强热塑性复合
3、材料,并对影响原位聚合的因素以及复合材料的结构性能进行了研究。1实验部分1.1原料己内酰胺(CL):工业级,中国石化鹰山石油化工厂;0.18cm无碱玻纤方格布(GF):上海强塑科技有限公司,产品已进行过表面处理,使用前充分加热干燥。甲酸(w=0.94):工业品,BASF公司;氢氧化钠,甲苯二异氰酸酯(TDI)、浓硫酸(w=0.96)均为市售分析纯试剂。1.2己内酰胺活性料的制备将己内酰胺装入烧瓶,升温,熔化后开启磁力搅拌,120℃真空脱水2h,然后加入NaOH,继续减压脱水20min。再滴入TDI,搅拌均匀制成己内酰胺活性料。浇铸
4、法制备尼龙6和玻纤增强尼龙6:迅速将己内酰胺活性料浇注入若干个空的和预置了玻纤织物的圆柱形钢制模具内。160℃保温,每隔5min取样,冰水冷却,得到不同聚合阶段的纯尼龙6和玻纤增强尼龙6样品。1.3RTM工艺制备玻纤织物增强尼龙6将玻纤织物铺放在平板模具中预热至160℃,借助真空吸入己内酰胺活性料。当活性料充满型腔并出现外溢后撤去真空,常压保温30min、冷却、脱模,得到玻纤织物增强尼龙6热塑性复合材料制品。1.4单体转化率测定称取0.1g左右的薄片状样品,在50mL甲酸中边搅拌边溶胀12h以上,使其溶胀成尼龙冻胶。取出冻胶,加去
5、离子水搅拌、洗涤至中性。烘干称重,计算己内酰胺的转化率。玻纤增强样品在扣除玻纤质量后再作计算。1.5分子量测定[1]用w=0.96的H2SO4为溶剂,25℃下测定样品特性粘数,根据式(1)计算样品的重均分子量。3收稿日期:2005201210基金项目:上海市重点学科建设项目资助33第一作者:卢红(19692),女,湖北武汉人,助理研究员,主要研究方向:高分子复合材料,E2mail:lu54281126@yahoo.com.cn·406·卢红,史德军,靳楠,郑安呐,胡福增,王书忠玻纤增强复合材料样品在仔细除去玻纤后再测定特性粘数。4
6、1.35Mw=2.81×10×[η](1)1.6流变性能测定用德国产Brabender2Rheotron平板型流变仪测试。在日本电子公司JSM26360LV型扫描电子显微镜下观察复合材料断面。拉伸、弯曲、冲击性能根据GB1446283、GB1449278、GB1451283进行测试。2结果与讨论2.1RTM工艺聚合条件的确定[2]按前文配方确定NaOH和TDI的用量,在己内酰胺单体中加入引发剂NaOH和活化剂TDI进-3行聚合。图1和图2是nNaOH/nCL=6.5×10,不同TDI用量时,单体转化率和尼龙6分子量随反应时间变化曲
7、线。从图中可以看到,单体转化率随时间的增加而上升。且初期反应剧烈,单体消耗速率很快,尼龙6分子量增长迅速,2～3min后转化率即达到70～80%;随后变化渐趋平缓,15min基本达到5平衡,单体转化率接近98%,Mw达到3.8×10左右。TDI用量大,聚合反应速率快,单体平衡转化率也相应高些。这种快速聚合反应利于缩短RTM工艺的脱膜时间、提高生产效率。Fig.1Conversionofmonomerduringanionicpolymer2Fig.2Molecularweightofnylon6duringanionicpol2i
8、zationatdifferentamountofTDI.ymerizationatdifferentamountofTDIn/n:□6.5×10-3;○5.0×10-3;Δ:3.5×n/n:□6.5×10-3;○5.0×10-3TDCLTDCL1
