【導(dǎo)讀】粉末或聚酰胺酸溶液改性聚丙烯。通過改變聚酰亞胺的分子量和添加量，經(jīng)過擠出、注塑，從而得到不同聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和性能的聚丙烯/聚酰亞胺復(fù)合材料。描電鏡、拉伸測試、沖擊測試和維卡軟化點。研究發(fā)現(xiàn)，聚酰亞胺的加入會不同程度。加量的影響，分子量、添加量過大或過小都不利于復(fù)合材料規(guī)整結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成。用溶液改性時會出現(xiàn)分子鏈降解和環(huán)化情況。用粉末改性的配比為100：時的中分。晶尺寸較小，大小均勻，綜合性能最好。

　　

【正文】 atio of PI powder 從圖 34 可以看出， 加入 PI 粉末的復(fù)合材料的斷裂伸長率比純 PP 大很多，且當(dāng)配比為 PP： PI=100： 時，復(fù)合材料的斷裂伸長率最大。沖擊強度、拉伸強度和彈性模量都 比純 PP 略有提高 ，其中沖擊強度是配比為 PP： PI=100： 時最好，拉伸強度和彈性模量都是隨著配比的增大而降低。 出現(xiàn)上述現(xiàn)象是因為聚酰亞胺粉末的加入對 PP 的結(jié)晶情況有較大的影響，使其結(jié)晶度降低 。 1 2 3 4 50100200300400500DECB組分B 沖擊 強度C 拉伸 強度D 斷裂 伸長 率E 彈性 模量 圖 PI粉末不同添加量復(fù)合材料的機械性能 The mechanical properties of posite material by different ratio of PI powder 24 /聚亞酰胺復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 添加聚酰亞胺粉末的 復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 圖 為 相同配比時不同分子量 的 PP/PI 復(fù)合材料的廣角 X 射線衍射（ WAXD）圖譜 。由圖可知，與純 PP 相比，加入聚酰亞胺粉末的復(fù)合材料 的衍射峰明顯減少 。隨著 加入的 聚酰亞胺 分子量的增加 ， PP/PI 復(fù)合材料的衍射峰 的尖銳程度漸漸減弱，且略略向右偏移，說明隨著分子量的增大，復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的規(guī)整的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的有序性逐漸變差，其中高分子量的影響最大。 根據(jù)布拉格公式： ?? nd ?s in2 式中： d 為片層間距，θ為布拉格角（衍射角），λ為 X 射線衍射波長， n 為反射級數(shù)。 衍射峰位置略向右偏移，層間距有所減小，不利于 聚酰亞胺分子在聚丙烯中的分散，反而會影響復(fù)合材料的性能。 10 20 30 40 500100020203000400050006000高分 子 量中分 子 量低分 子 量純P P2 θ 13 12 11 純 PP 25 圖 不同分子量 相同配比 下 PP/PI復(fù)合 材料 的 WAXD圖譜 Figure WAXD patterns of PP/PI posite material under the conditions of the same ratio and different molecular weight 添加聚酰胺酸溶液的復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 圖 36 為添加 PAA 溶液的不同分子量的復(fù)合材料的廣角 X 射線衍射（ WAXD）圖譜 。由圖可知，與純 PP 相比，加入聚酰胺酸溶液的復(fù)合材料的衍射峰明顯減少，說明結(jié)晶度降低。其中添 加低分子量的復(fù)合材料的衍射峰只是略有變化，而高分子量的衍射峰卻有較大變化，不僅峰強度明顯減弱，且位置向左偏移，說明在擠出、注塑過程中低分子量的聚酰胺酸發(fā)生的降解占主導(dǎo)地位， 對結(jié)晶情況影響不大。 而高分子量的聚酰胺酸主要發(fā)生了環(huán)化反應(yīng)，從而大大的影響了結(jié)晶 ，但鋒位置向左偏移，根據(jù)上述公式，層間距有所增大，卻有利于聚酰亞胺分子的分散。 綜合以上，添加 PI粉末的復(fù)合材料要比添加 PAA 溶液的綜合性能要好。 10 20 30 40 5005001000150020202500300035004000450050005500600065007000高分 子 量中分 子 量低分 子 量純P P 23 22 21 PP 圖 不同分子量相同配比 下 PP/PAA溶液復(fù)合材料的 WAXD 圖譜 Figure patterns of PP/PAA solution posite material under the condition 26 of the same ratio and different molecular weig （ 1）純 PP （ 2）低分子 PI （ 3）中分子量 PI （ 4）高分子量 PI 圖 相 同配比的不同 PI分子量 的 復(fù)合材料 偏光顯微鏡照片 上圖為相同配比的情況下不同分子量的 PI 粉末的復(fù)合材料的 10179。 40 的偏光顯微鏡圖片，在圖 36 中，我們可以明顯的看到十字消光的球晶。可以明顯看出，純 PP的球晶分布均勻，且完善有序，而添加 PI 粉末的復(fù)合材料的球晶分布的有序度明顯降低且不夠完善。隨著 PI 分子量的增加，球晶越來越少，且聚酰亞胺開始出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，會形成粒徑較大的球晶，造成晶粒大小不均，致使材料的力學(xué)性能下降。其中添加中分子量 PI 形成的球晶是分布最均勻、數(shù)目最多、尺寸 大小適中，球晶也較為完善。 27 （ 1） PP： PI=100： （ 2） PP： PI=100： （ 3） PP： PI=100： （ 4） PP： PI=100： 圖 不同 PI添加量 的 復(fù)合材料 偏光顯微鏡照片 Figure the polarizing microscope photographs of PP/PI posite material under the conditions of the different ratio 圖 為中分子量 PI 粉末不同添加量的復(fù)合材料 復(fù)合材料的 10179。 25 的 偏光顯微鏡圖片，在圖 中 可以明顯的看到，隨著添加量的增加，球晶 明顯 減小 ，在（ 3）、（ 4）中還出現(xiàn)了球晶大小不均勻的現(xiàn)象。圖（ 4）中球晶分布較均勻，但球晶太 小，只 有 圖 （ 2 ） 中 球 晶 最 為 完 善 ， 且 分 布 均 勻 大 小 適 中 。 （ a）純 PP （ b） 100： 28 （ c） 100： （ d） 100： （ e） 100： 圖 不同 PI添加量 條件下的掃描電鏡圖片 Figure electron microscopy images of PP/PI under different ratio 上圖為不同 PI 添加量時，各復(fù)合材料做完拉伸試驗后斷面的掃描電鏡圖片。因為各材料均有不同程度的結(jié)晶狀況，在受到拉伸時，各晶體會因受力而發(fā)生變形，因而在斷面處的晶體會因受力而脫落，留下變形之后的晶穴。如圖 38 所示 ， 明顯可以看出配比為 100: 和 100。 時的兩種材料的相容性比配比為 100: 和 100: 的藥好得多。 隨著添加量的增大，晶穴明顯減小，到配比為 100： 時，看不到明顯晶穴，即可以認(rèn)為脫落的晶體顆粒較少，即結(jié)晶不完全，因此其拉伸強度，彈性模量較低，而斷裂伸長率較高。且由于 PI 的添加量大， 材料的相容性不好，導(dǎo)致拉伸強度和彈性模量都降低。綜合上述情況，最佳添加量為 PP： PI=100： 。 29 復(fù)合材料的維卡軟化點 組分 1 2 3 4 5 6 7 維卡軟化點 /℃ 150 表 不同配方的復(fù)合材料的維卡軟化點 Table Vicat softening point of posite material under different formulation 1—— 純 PP； 2—— 低分子粉末； 3—— 中分子粉末； 4—— 高分子粉末； 5—— 低分子量溶液； 6—— 中分子量溶液； 7—— 高分子量溶液 圖 為 配比為 100： 時的 PI 粉末和 PAA 溶液不同分子量的復(fù)合材料的維卡軟化點。從圖 明顯看出加入粉末或溶液改性的復(fù)合材 料的軟化點均高于純 PP 的，說明聚酰亞胺的耐高溫特點對 PP 的起到了改性作用。隨著分子量的增加，加入粉末的復(fù)合材料的軟化點先升高后降低，說明分子過高反而不利于復(fù)合材料耐熱性的提高， 原因是高分子量的粉末使結(jié)晶度降低過多，且生成的球晶不完善、分散不均勻，PP 與 PI 的相容性也不夠好，而導(dǎo)致上述情況發(fā)生。 添加粉末的維卡軟化點又明顯高于相對應(yīng)的添加溶液的復(fù)合材料，說明在耐熱性的改性上粉末仍然優(yōu)于溶液。 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 5 4 . 015015115215315415521溫度/℃1 P I 粉 末2 P A A 溶液 30 圖 不同配方的復(fù)合材料的維卡軟化點 Figure Vicat softening point of posite material under different formulation 31 4 結(jié)論 本文以聚丙烯為主要研究對象，制備 PMDAODA 型聚酰亞胺，采用聚酰亞胺粉末和聚酰胺酸溶液兩種方法改性聚丙烯。通過改變聚酰亞胺的分子量和添加量，經(jīng)過擠出、注塑工藝，從而得到不同聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和性能的聚丙烯 /聚酰亞胺復(fù)合材料，討論不同的分子量和添加量對其結(jié)構(gòu)與性能的影響。 通過本論文的研究主要得出以下幾點結(jié)論： 通過改性，復(fù) 合材料的耐熱性比純 PP 的有所增加，且加入粉末的比加 入溶液的復(fù)合材料的耐熱性更好，其中為中分子量的最好。 通過改性，復(fù)合材料較之純聚丙烯，斷裂伸長率大大提高，但拉伸強度 和彈性模量都 只是略有提高 ，隨著分子量的增大，沖擊強度逐漸提高，而彈性模量和斷裂伸長率都逐漸降低，其中粉末改性比溶液改性效果要好 ，分子量為中分子量時，即 M=179。 104g/mol 時改性效果最佳 。隨著添加量的增加沖擊強度和斷裂伸長率都是先增大到配比為 100:： 時最大后減小，彈性模量和拉伸強度 都逐漸減小。 聚酰亞胺薄膜的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和性能分子量和添加量的影響， 分子量過高聚酰亞胺開始出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，會形成粒徑較大的球晶，造成晶粒大小不均，致使材料的力學(xué)性能下降。而溶液改性分子量過低或過高還會出現(xiàn)分子鏈降解和環(huán)化現(xiàn)象。添加量過大，結(jié)晶受到較大影響，生成的球晶不僅小且較少，結(jié)晶不完全且聚丙烯與聚酰亞胺的相容性差，導(dǎo)致拉伸強度、彈性模量等都很小。 因此得出的最佳添加量為 100： ， 32 參考文獻(xiàn) [1] Derjang Liaw, Chingcheng Huang, Wenhsiang Lightness and Highly Organosoluble FluorinatedPolyamides Polyimides and Poly(Amideimide)s Based on Noncoplanar 2,2dimethyl4,4‘ biphenylene Units[J].Polymer,2020,47:3748. 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