正交实验法研究液晶聚合物尼龙共混体系的转矩流变特性.pdf

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1、工程塑料应用2010年，第38卷，第12期正交实验法研究液晶聚合物／尼龙共混体系的转矩流变特性李又兵孙珍珍王恒兵潘燕(重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆400054)摘要利用转矩流变仪研究了液晶聚合物(LCP)／尼龙(PA)共混体系的转矩流变特性。使用正交试验分析了LCP质量分数、增容剂质量分数、共混温度及转子转速等4个因素对共混体系转矩流变特性的影响。结果表明，增容剂质量分数对共混体系转矩流变特性的影响最为显著，其次为转子转速和LCP质量分数，共混温度的影响最小。共混体系的平衡转矩随LCP质量分

2、数、增容剂质量分数和转子转速的增加而增加，随共混温度的增加而减小。当LCP质量分数为5％、增容剂质量分数为3％、共混温度为300℃、转子转速为50r／min时，共混体系的平衡转矩最小。关键词液晶聚合物尼龙正交试验流变特性尼龙(PA)具有很多优良特性，在汽车、电气设J；备、机械部件、交通器材、纺织、造纸机械等方面有着电子天平：BT124S型，德国赛多利斯科学仪器广泛的应用。随着汽车的小型化、电子电气设备的公司。高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对PA的性1．3实验方案能也提出了更高的要求。特别是当其

3、用作结构性材采用正交试验考察LCP质量分数(A)、共料时，对PA的强度、耐磨性及耐寒、耐热性等方面混温度(B)、转子转速(C)和增容剂质量分数(D)等都提出了很高的要求。而PA本身的固有缺点是限4个因素对共混体系的转矩流变特性的影响。为了制其应用的重要因素。液晶聚合物(LCP)是一种由在较大范围内找出LCP质量分数对共混体系转矩刚性分子链构成的，在一定物理条件下能出现既有流变特性的影响，笔者选择了6个水平的LCP质量液体的流动性又有晶体各向异性状态(此状态称为分数，其它因素则选择了3个水平。由于各因

4、素的液晶态)的高分子物质。LCP具有低吸湿性、极低水平不同，因此采用L(6×3。)的混合正交表进行的线膨胀系数、高尺寸稳定性，而且耐磨、减磨性优方案设计。各因素及水平设置见表1，正交试验异。在一定条件下LCP能在聚合物基体中取向形设计方案见表2。因影响转矩流变特性的因素有很成微纤，这种微纤既能起增强作用，提高基体的力学多，而本实验只考虑LCP质量分数、共混温度、转子性能，又能作为异相成核剂诱导基体结晶。此外，转速、增容剂质量分数4个因素，对于其它的未知因LCP微纤增强可降低基体的吸水率，使其能在高温

5、、素，本实验留有3个未知因素来对其进行考察。高湿条件下工作。因此，通过LCP对PA进行改性，根据表2数据，预先将已干燥的材料在室温下可提高PA某些方面的性能，扩大其应用范围。笔混合均匀并设定转矩流变仪的工艺参数，实验时记者主要研究了LCP和增容剂质量分数及工艺参数录转矩随时间的变化数据以便进行分析。表1正交试验设计因素水平表对LCP／PA共混体系转矩流变特性的影响，以期为水平因素LCP／PA复合材料的加工生产提供帮助。A／％B／℃C／r·min一D／％1实验部分152905031．1主要原材料21O

6、2957063l5300909PA66：Zytel101L，注射级，美国杜邦公司；420LCP：VectraA950，注射级，美国泰科纳公司；525马来酸酐接枝苯乙烯：KT一5型，马来酸酐质量630分数为15％，沈阳科通塑胶有限公司。2结果与分析1．2仪器、设备2．1正交试验结果与极差分析结果转矩流变仪：RM一200型，哈尔滨理工大学哈根据表2进行正交试验，结果见表3。博电气制造公司；电热鼓风干燥箱：CS101—1型，重庆实验设备收稿日期：2010—09—17李又兵，等：正交实验法研究液晶聚合物／尼

7、龙共混体系的转矩流变特性47表2正交试验设计方案因素序号A／％B／未知C／未知未知D／％因素1r．min一因素2因素3l5290(1)50(1)(1)325295(2)70(2)(2)635300(3)90(3)(3)941029()(1)70(2)(3)951O295(2)90(3)(1)3各素的水半6】O300(3)5O(1)(2)6715290(1)50(3)(3)9图l各因素对共混体系平衡转矩的影响8l5295(2)70(1)(1)3由图1可以看出，共混体系的平衡转矩随LCP915300(3

8、)90(2)(2)6质量分数的增加而增加，当LCP质量分数超过15％102O290(】)90(2)(1)3I】2O295(2)50(3)(2)6以后增幅尤为显著。这是因为LCP本身的粘度就122O300(3)70(1)(3)9大于PA的粘度，而且随着LCP的大量加入，越来越l325290(1)90(1)(2)6多的LCP分子之问或与PA分子之问产生了分子链1425295(2)5O(2)(3)91525300(3)7O(3)(1)3缠结，从而使体系的平衡转矩升高，符合一