第３８卷第１期 塑料工业 ２０１０年１月 ＣＨＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ・２９・ 无机纳米粒子／ＰＡ６６／ＰＯＥ‘ｇ－ＭＡＨ复合材料研究 刘珊 ，王国全 ，曾晓飞 ，崔巧丽 ，陈建峰 （１．北京化工大学材料科学与工程学院，北京１０００２９；２．北京化工大学教育部超重力工程研究中心，北京１０００２９） 摘要：用ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ对ＰＡ６６进行增韧，分别再添加纳米ＳｉＯ 和纳米ＣａＣＯ ，研究了两种无机纳米粒子在ＰＡ６６／ ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ共混体系中的作用。结果表明，ＰＡ６６／ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ／纳米ＳｉＯ，三元共混体系质量比为１００／３０／０．１时，共混 体系的缺口冲击强度是纯ＰＡ６６的１０．９倍；质量比为１００／２０／０．１时，缺口冲击强度是纯ＰＡ６６的４．４倍。ＰＡ６６／ＰＯＥ— ｇ－ＭＡＨ／纳米ＣａＣＯ 三元共混体系配比为１００／２０／１时，共混体系的缺口冲击强度是纯ＰＡ６６的３倍。冲击断口的微观 形态观察表明，纳米ＳｉＯ 分散均匀，团聚现象少，纳米ＳｉＯ：在体系中的增韧效果优于纳米ＣａＣＯ 。 关键词：尼龙６６；纳米二氧化硅；纳米碳酸钙；马来酸酐接枝乙烯一１一辛烯共聚物 中图分类号：ＴＱ３２３．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—５７７０（２０１０）０１—００２９—０３ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｎａｎｏ‘‘ｐａｒｔｉｃｌｅｓ／ＰＡ６６／ＰＯＥ－。ｇ。。ＭＡＨ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ＬＩＵ Ｓｈａｎ ，ＷＡＮＧ Ｇｕｏ。ｑｕａｎ ，ＺＥＮＧ Ｘｉａｏ ｆｅｉ ，ＣＵＩ Ｑｉａｏ—ｌｉ ，ＣＨＡＮ Ｊｉａｎ—ｆｅｎｇ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｅｉ．ａｎｄ Ｅｎｇ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｇｒａｖｉｔｙ Ｅｎｇ．ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｎａｎｏ—ＳｉＯ，ａｎｄ ｎａｎｏ—ＣａＣＯ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｎａｎｏ‘ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｓ ｏｆ ＰＡ６６／ｅｔｈｙｌｅｎｅ—ｏｃｔｅｎｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒ。ｇｒａｆｔｅｄ—ｍａｌｅｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ（ＰＯＥ‘ｇ—ＭＡＨ）ｂｌｅｎｄｓ ｂｙ ｔｏｕｇｈｉｎｇ ＰＡ６６ ｗｉｔｈ ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｎｏｔｃｈｅｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄ ｗａｓ １ ０．９ ｔｉｍｅｓ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ ｔｈａｔ ｏｆ ＰＡ６６，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＰＡ６６／ＰＯＥ。ｇ’ＭＡＨ／ｎａｎｏ—ＳｉＯ ２ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ １ ００／３０／０．１，ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｔｃｈｅｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗａｓ ４．４ ｔｉｍｅｓ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ ｔｈａｔ ｏｆ ＰＡ６６ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＰＡ６６／ＰＯＥ‘ｇ。ＭＡＨ／ｎａｎｏ—ＳｉＯ ２ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ １００／２０／０．１．Ｔｈｅ ｎｏｔｃｈｅｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄ ｗａｓ ３ ｔｉｍｅｓ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ ｔｈａｔ ｏｆ ＰＡ６６， ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＰＡ６６／ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ／ｎａｎｏ‘ＣａＣＯ ３ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ １００／２０／１．Ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ Ｎａｎｏ。ＳｉＯ ２ ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｎａｎｏ。ＣａＣＯ ３．Ｔｈｅ ｎｏｔｃｈｅｄ ｉｍｐａｃｔ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ＴＥＭ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＡ６６；Ｎａｎｏ—ＳｉＯ ２；Ｎａｎｏ。ＣａＣＯ ３；Ｅｔｈｙｌｅｎｅ‘ｏｃｔｅｎｅｃｏｐｏ１ｙｍｅｒ－ｇｒａｆｔｅｄ。ｍａｌｅｉｃ Ａｎｈｙｄｒｉｄｅ ＰＡ６６是ＰＡ系列中最早开发的品种之一，拥有 １．１主要原料 优异的性能，广泛应用于各个领域，是最重要的ＰＡ ＰＡ６６：Ａ３ｋ，德国巴斯夫公司；ＰＯＥ—ｇ－ＭＡＨ： 品种。但ＰＡ６６存在干态和低温脆性、吸水率高及热 ＨＺＰＡ１０１，大连海州化工有限公司；纳米ＳｉＯ，：海 稳定性差等缺点。近年来，随着纳米技术的不断研究 泰纳米材料有限公司；纳米ＣａＣＯ ：市售。 和发展，纳米粒子添加到塑料中发挥了独特的效果， １．２主要设备 使塑料纳米复合材料具有优异的力学、热学性 双螺杆挤出机：ＴＥ－２０型，南京科亚科技发展公 能¨ 。无机纳米粒子改性ＰＡ６６成为研究重点，具 司；注射成型机：ＪＮ８８．Ｅ型，深圳震雄机械有限公 有广泛的应用前景和商业开发价值 ］。本文用马来 司；悬臂梁冲击试验机：ＸＬＢ－２２型，深圳凯强利试 酸酐接枝乙烯一ｌ一辛烯共聚物（ＰＯＥ—ｇ－ＭＡＨ）对 验仪器有限公司；电子万能试验机：ＷＤＴ．１０型，深 ＰＡ６６进行增韧，分别再添加纳米ＳｉＯ，、纳米ＣａＣＯ ， 圳凯强利试验仪器有限公司；透射电子显微镜：Ｈ一 ．重点研究了无机纳米粒子与ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ的协同增韧 ８００型，日本日立公司。 效应以及其冲击缺口的电镜微观形态。 １．３实验方法 ｌ 实验部分 １．３．１共混造粒 ． 作者简介：刘珊，男，１９８６年生，硕士研究生，主要从事无机纳米粒子／聚合物体系改性研究。ｆａｓｔｅｒ６３＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ 第３８卷第１期 詹迎青等：玻纤／石墨／聚芳醚腈复合材料的制备与性能 ・３５・ 的增加而下降；而在高频区则随频率增加而增加，并 趋于一致。 ［４］张连来，江璐霞，蔡兴贤．新型特种工程塑料——聚芳 醚腈［Ｊ］．绝缘材料通讯，１９９６（２）：２９． ３ 结语 采用双螺杆挤出机熔融共混法，制备了玻纤、石 墨填充ＰＥＮ复合材料，研究了两种不同形貌的增强 ［５］ＬＩ Ｃａｏ，ＬＩＵ Ｘｉａｏｂｏ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｌｅｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｌｅｔｔ，２００７，６１（１１—１３）：２２３９—２２４２． ［６］ＬＩＵ Ｘｉａｏｂｏ，ＬＯＮＧ Ｓｈｅｎｇｒｕ，ＬＵＯ Ｄａｏｗｅｎ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｐａ— ｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｔｅｓ／ｍｕｌｔｉ—ｗａｌｌｅｄ 填料对ＰＥＮ树脂的协同增强作用。用１６％玻纤填充 ＰＥＮ，使复合材料拉伸强度和弯曲强度大幅度提高， ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｌｅｔｔ，２００８，６２： 用玻纤和石墨协同改性ＰＥＮ，进一步提高复合材料 １９—２２． 的力学性能，实验表明，采用１６％玻纤和３％、６％ ［７］ＬＩ Ｃａｏ，ＬＩＵ Ｘｉａｎ￣ｖｅｎ，ＧＡＯ Ｎｉａｎ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ 石墨协同增强ＰＥＮ，具有较大的拉伸强度和弯曲强 ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙ（ａｒｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｌｅｓ）／ｇｌａｓｓ ｆｉ— 度，综合力学性能优异。玻纤、石墨协同改性ＰＥＮ， ｂｅｒｓ／ＢａＴｉＯ ３ ｔｅｒｎａｒｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｌｅｔｔ，２００８，６２ 使复合材料的热稳定性大幅度提高。在相同频率下， （２）：１９４～１９７． ＰＥＮ基复合材料的储能模量和耗能模量均随玻纤和 ［８］ＬＩＵ Ｘｉａｏｂｏ，ＤＵ Ｒｏｎｇｈｕａ，ＨＡＯ Ｌｉｎｌｉ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｂｉｐｈｅｎｙｌ’ｂａｓｅｄ 石墨用量的增加而提高，低用量石墨的填入对体系的 模量和加工黏度影响较小。 ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｌｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ［Ｊ］．ｅＸＰＲＥＳＳ Ｐｏｌｙｍ Ｌｅｔｔ，２００７，１（８）：４９９—５０５． 参考文献 ［９］ＬＩ Ｃａｏ，ＧＡＯ Ｎｉａｎ，ＬＩＵ Ｘｉａｏｂｏ．Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｒｈｅｏｌｏｇｉ— ［１］ＳＡＸＥＮＡ Ａ，ＲＡＯ Ｖ Ｌ，ＮＩＮＡＮ Ｋ Ｎ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｏｐ— ｃａｌ，ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｌｔ ｂｌｅｎｄｓ ｏｆ ＰＥＮ（ＨＱ／ ｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｌｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ ｗｉｔｈ ｐｅｎｄａｎｔ ｍｅｔｈｙｌ ＰＰ）ｗｉｔｈ ＰＥＮ（ｔｔＱ／ＲＳ） ［Ｊ］．Ａｐｐｌ Ｐｏ！ｙｍ Ｓｃｉ，２００８， ｇｒｏｕｐｓ［Ｊ］．Ｅｕｒ Ｐｏｌｙｍ Ｊ，２００３，３９：５７—６１． １０８（５）：２９３４—２９３９． ［２］ＬＩ Ｃａｏ，ＧＵ Ｙｉ，ＬＩＮ Ｘｉａｏｂｏ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒ— ［１０］余兴江，刘孝波，钟家春，等．一种半晶型聚芳醚醚腈 ｔｉｅｓ ｏｆ ｐｈｅｎｏ１ｐｈｔｈａｌｅｉｎ—ｈａｓｅｄ ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｌｅ ｃｏｐｏｌｙ— 的工业化生产方法：ＣＮ，２００８１０３０５７２０３［Ｐ］．２００８— ｍｅｒｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｌｅｔｔ，２００６，６Ｏ：１３７—１４１． １０—３０． ［３］ＬＩ Ｃａｏ，ＴＡＮＧ Ａｎｂｉｎｇ，ＺＯＵ Ｙａｏｂａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｉｒｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｌｅｓ／ＴｉＯ ２ （修改稿于２００９—１０—１８收到） ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｌｅｔｔ，２００５，５９：５９—６３． （上接第３１页） 量比为１００／３０／０．１时，缺口冲击强度最佳，是纯 ＰＯＥ‘ｇ。ＭＡＨ／纳米ＳｉＯ 复合材料在纳米ＳｉＯ 用量较高 ＰＡ６６的１Ｏ．９倍，ＴＥＭ照片表明纳米ＳｉＯ 分散均匀， 时，冲击强度下降的现象。 团聚现象少。 图５是放大到５万倍后的ＴＥＭ照片。可以看出， 参考文献 图５ａ分散好，图５ｂ则出现明显的团聚。 ［１］王国全．聚合物改性原理与应用［Ｍ］．北京：中国轻工 ３ 结论 业出版社，２００７． １）、纳米ＳｉＯ ２在ＰＡ６６／ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ复合体系中的 ［２］黄慧，王国全．加工工艺对ＰＰ／弹性体／纳米ｃａｃｏ 复合 协同增韧效果优于纳米ＣａＣＯ 。 材料力学性能的影响［Ｊ］．塑料，２００８，３７（３）：７５ —９７． ２）纳米ｓｉｏ２、纳米ＣａＣＯ 在对ＰＡ６６／ＰＯＥ’ｇ‘ ［３］杨昌荣．共混工艺对ＰＰ／ＰＡ６／纳米ＳｉＯ 复合材料力学性 ＭＡＨ复合体系增韧的同时，对弯曲弹性模量影响 能的影响［Ｊ］．塑料工业，２００７，３５（１１）：ｌ８—２１． 很小。 （本文于２００９—１０—２７收到） ３）ＰＡ６６／ＰＯＥ—ｇ—ＭＡＨ／纳米ＳｉＯ ２三元共混体系质 《塑料工业》 投稿信箱ｏｆｆｉｃｅ＠ｉｐｌａｓｔ．ｃｎ
