尼龙66复合材料研究进展_李灿浩

第40卷第22期2012年11月广州化工GuangzhouChemicalIndustryVol.40No.22November.2012

尼龙66复合材料研究进展李灿浩1，林星五2，程新生2(1中平能化集团神马工程塑料有限公司，河南平顶山467000;2中平能化集团尼龙化工有限公司，河南平顶山467000)

摘要：综述了有关不同种材料对尼龙66共混后形成的复合材料及其性能的研究。主要分析了无机纳米粒子共混改性尼龙

66、纤维共混改性尼龙66、多元复合材料改性尼龙66及其它材料共混改性尼龙66。研究经改性后的尼龙66复合材料性能变化，并对今后尼龙66复合材料的改性进行展望。关键词：尼龙66；复合材料；性能

中图分类号：TS102.6文献标识码：A文章编号：1001－9677（2012）22－0034－03

ResearchofNylon66Composites

LICan－hao1，LINXing－wu2，CHENGXin－sheng2（1TheShenmaEngineeringPlasticsCo.，Ltd.，ZhongpingEnergyChemicalGroup，HenanPingdingshan467000；2TheNylonChemicalCo.，Ltd.，ZhongpingEnergyChemicalGroup，HenanPingdingshan467000，China）

Abstract：Thedifferentkindsofmaterialfornylon66blendtoformcompositematerialsandtheirpropertieswerere-viewed.Inorganicnanoparticlesblendmodifiednylon66，fiberblendsmodifiednylon66，multiplecompositemodifiedny-lon66andothermaterialsblendedmodifiednylon66weremainlyanalyzed.Thechangesofmodifiednylon66compositesperformanceandtheoutlookoffuturenylon66compositesmodificationwerepresented.Keywords：nylon66；composites；performance

尼龙（PA）是一种应用广泛的工程塑料，具有良好的刚性、耐油耐磨等性能，但是也存在吸水率高，在吸水条件下综合性能下降等缺点［1］。近年来，利用纳米复合技术制备聚合物基纳米复合材料成为研究改性聚合物的热点。众多研究者近年来对尼龙6/纳米复合材料进行了系列的研究［2－3］，而尼龙66作为一种和尼龙6同样重要的工程塑料，因其熔点高，聚合和加工条件难，尤其是尼龙66中的氢键密度比尼龙6高，目前对尼龙66基纳米复合材料的研究较少。尼龙66具有优异的综合性能，在汽车制造业、电子工业、航空工业等许多领域有着广泛的应用。但由于其具有强极性的特点，吸水率高、尺寸稳定性和电性能差。由于PA66在干态和低温下具有脆性大、冲击强度差的缺点，导致其使用寿命缩短，这些缺陷极大地限制了它的应用。为了改善这些不足，许多科研工作者们试着用其它类型的材料与尼龙66共混最终制得综合性能优异的复合材料，扩大了市场的应用范围。1无机纳米粒子共混改性尼龙66近年来，随着纳米技术的不断研究和发展，纳米粒子添加到塑料中发挥了独特的效果，使塑料纳米复合材料具有优异的力学、热学性能［4－6］。徐翔民等［7］采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出纳米SiO2/尼龙66复合材料，并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明：复合材料的拉伸强度和弹性模量随纳米SiO2含量的增加而提高。当SiO2质量分数为3%时，复合材料的拉伸强度达到最大，增幅为11.2%；当SiO2质量分数为5%时，弹性模量达到最大，增幅为30.1%。复合材料的储能模量和玻璃化转变温度较纯尼龙66也有明显提高。经差示扫描量热法（DSC）分析显示，纳米SiO2的加入一方面阻碍了尼龙66的结

晶过程，降低了材料的结晶温度；另一方面它又能作为形核剂，增加尼龙66的形核位置，提高形核率。卢会敏等［8－9］利用熔融共混法制备了PA－66/SiO2纳米复合材料，研究了复合材料的形态和力学性能，结果表明：在SiO2含量为3wt%时，复合材料的拉伸强度达到最大，比纯PA

－66增加7.6%；SiO2含量为4wt%时，复合材料的缺口冲击

强度达到最大，比纯PA－66增加51.3%；复合材料的储能模量和损耗模量也有所增加；其断面呈现出明显的塑性变形。王红东等［10］将纳米SiC与PA－66经熔融共混制成复合材料，对其力学性能进行了研究，结果显示，SiC能改善PA－66的力学性能，在SiC含量为3%时，复合材料的拉伸强度最大，SiC含量达到10%时，复合材料的冲击强度和耐磨性最佳。陈研［11］将自制的纳米氢氧化铝经表面有机化处理后与PA－66熔融共混制成复合材料，该复合材料的阻燃性能、拉伸强

度、冲击强度均有所改善；添加40份氢氧化铝后，复合材料的极限氧指数从纯PA－66的25提高到29，拉伸强度提高31%，冲击强度提高8.6%；但氢氧化铝含量进一步增加，复

合材料的力学性能和阻燃性能均开始逐步变差。RajatenduSengupta等

［12］

利用溶胶－凝胶法经原位复合制

得了PA－66/SiO2纳米复合材料，TGA实验显示，与纯PA－66相比，复合材料的熔融温度稍有下降，但热分解温度提高了20℃；动态力学分析（DMA）表明，复合材料的储能模量有第40卷第22期李灿浩等：尼龙66复合材料研究进展35显著提高；另外复合材料的杨氏模量和拉伸强度均有明显增加。张振涛等［13］研究发现，通过熔融共混法制备了纳米硫酸钡增强增韧尼龙66复合材料，研究了纳米硫酸钡含量对增强增韧尼龙66复合材料力学性能的影响。结果表明，纳米硫酸钡对尼龙66有显著的增强增韧作用。尼龙66的韧性、刚性和强度随着纳米硫酸钡含量的增加先增后减，在纳米硫酸钡质量分数为3%时，力学性能最优；对比空白样，缺口冲击强度提高了17.1%，弯曲强度和模量分别提高了5.74%和11.57%，拉伸强度和模量稍有提高。2纤维共混改性尼龙66李丽等［14］将表面活化处理的碳纤维加入到尼龙66树脂中经双螺杆挤出机造粒，再经注射成型得到制品，经测试经过改性之后的碳纤维/尼龙66复合材料，当碳纤维含量在23%时，除冲击强度略有降低之外其它的力学性能都得到成倍的增长。其中拉伸强度达到192MP，弯曲强度288MP，分别比纯尼龙66的强度提高了2.4倍和2.9倍。陈现景等［15］将PA66树脂及其它助剂（0.1%～0.5%的1010抗氧化剂）与短切玻纤（30%）在同向双螺杆挤出机中混合匀化，从喷嘴挤出，经冷却后，由造粒机切割造粒，将粒料在120℃于干燥箱中烘干4h，再放入HTF86X2塑料注塑机料桶中，于设定温控下（约255℃）熔融注塑，制得标准拉伸试件和冲击试件等。经测试表明T435D一试10处理的玻纤/PA66复合材料试样力学性能提高更明显，其中拉伸强幅度达到110MP，弯曲强度达到145MP，冲击强度达到8kJ/m2，这可能是因为加入三聚氰胺后，三聚氰胺不但能与PA66反应，而且能与成膜剂聚氨酯发生交联反应，提高了纤维的集束性，在与树脂结合过程中使聚合物间接合更紧密，所以在一定程度上改善了玻纤/PA66的力学性能。段召华［16］采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻纤装置，制备了长玻纤增强尼龙66（LFT－PA66）复合材料。结果表明：长玻纤增强尼龙66的力学性能明显优于短玻纤增强尼龙66（SFT－PA66），相容剂PP－G－MAH的加入增强了界面黏结强度，提高了长玻纤增强尼龙66复合材料的拉伸强度和冲击强度。樊孝玉等［17］研究发现利用马来酸酐MAH是极性分子来作为制备超韧尼龙66的优秀增容剂，其界面粘合能大，在增韧剂上接枝MAH，可使增韧剂极性增强，而且MAH分子中的活性基团数羧基可与尼龙66酰胺基团发生化学反应。随着增容剂MAH加入量的增加，复合材料的缺口冲击强度会增大，但若MAH过量，不仅自聚，也容易引起增韧剂的交联凝胶。结果显示，在280℃、2%MAH的接枝条件下，EPDM对尼龙66的增韧效果最好［18］。刘涛等［19］通过熔融挤出法制备了尼龙66/玄武岩纤维复合材料，通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察及固体流变仪分析等方法研究了偶联荆种类及含量、玄武岩纤维［20］含量对复合材料力学性能、加工性能和动态力学性能的影响。当KH550质量分数为0.5%时，PA66/玄武岩纤维复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量和缺口冲击强度均达到最大值，分别为205.3、245.2、7375.8MPa和13.8kJ/m2。这可能是因为当KH550质量分数小于0.5%时，玄武岩纤维只能被部分KH550浸润偶联，存在裸露，随着KH550含量的增加，玄武岩纤维被浸润程度增大，当KH550质量分数为0.5%时，玄武岩纤维被完全浸润偶联（形成连续分布单分子薄膜层），因而性能达到最高点。当KH550含量继续增加时，在玄武岩纤维表面形成多层KH550分子膜，使得玄武岩纤维表层与PA66物理结合增强，化学结合减弱，因而PA66/玄武岩纤维复合材料的力学性能降低。沈经纬等［21］用挤出－拉伸－注塑法制得了增强又增韧的PP/PA66原位复合材料，以未经拉伸的普通共混材料作对照，研究了PA66质量含量（Cd）对材料相形态和力学性能的影响及其作用机制.结果表明，当Cd由0%增至20%时，原位形成的PA66纤维数量增多，纤维直径及其分散性以Cd=15%为界先减小后增大，残留的PA66粒子数也增多；纤维数量的增多和纤维网络的发展导致材料冲击强度持续增高；纤维及粒子对基体的增刚作用使材料杨氏模量增高趋于极限值；受分散相对基体增强效应和两相弱粘结界面缺陷效应的综合影响，材料的拉伸强度以Cd=15%为界先增高后降低。

3多元复合材料改性PA66

崔巧丽等［22］研究了改性纳米高岭土和马来酸酐接枝乙烯一辛烯共聚物（POE－g－MAH）对PA66/POE－g－MAH/改性纳米高岭土复合体系的力学和形态的影响。结果表明；改性纳米高岭土和POE－g－MAH具有协同增韧的效果，PA66/POE－g－MAH/改性纳米高岭土质量比为100/20/0.2时，复合材料的

冲击强度比PA66提高了7.3倍；低温冲击强度比PA66提高了2.7倍；形态研究表明：改性纳米高岭土的加入对POE－g－MAH具有助分散的作用。肖波等［23］采用熔融共混方法制备了尼龙66（PA66）/热致液晶聚合物（TLCP）/埃洛石纳米管（HNTs）三元复合材料。结果表明，TLCP对PA66起到一定的增强增韧作用，加入HNTs后，PA66/TLCWHNTs三元复合材料的弯曲性能明显提