【正文】 雙螺桿擠出機 TSSJ25/31Ⅱ 化工部晨光研究所 塑料切粒機 PQ50 化工部晨光塑料機械研究所 塑料注塑機 CJ80M2 震德塑料機械廠有限公司 萬能制樣機 ZHYW 承德市試驗機廠 拉力 試驗機 LJ500 廣州試驗儀器廠 沖擊試驗機 XJV22 承德市試驗機廠 熱變形維卡測定儀 XWB300 河北承德試驗機廠 微機差熱天平 HCT1 北京恒久科學儀器廠 掃描電鏡 KYKYEM3800 北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限公司 制備聚酰胺酸溶液 合成聚酰胺酸的反應方程式為 ： 圖 Figure Reaction equation of synthesis of polyamide acid 若想得到高分子量的聚酰胺 酸分子，二元胺和二元酐的摩爾比應為 1:1，但考慮到二元酐的水解，實際應按計算的二元胺摩爾數(shù)的 倍稱料，以保證酐稍微過量。首先在一只三口燒瓶中加入 ODA 和 NMP，攪拌使 ODA 溶于 NMP，待 ODA 全溶后加入 PMDA，在冰浴條件下攪拌 910 小時，使其充分反應。 聚酰胺酸溶液分子量的測定 烏氏粘度計測分子量步驟 （ 1） 待水浴缸加熱至 30177。 （ 2） 按照規(guī)定制成一定濃度的溶液， PAA 約 , NMP 約 15ml，倒入燒杯中，用玻璃棒攪勻，使其充分混合，待用。重復（ 2）（ 3）（ 4）步驟，得出各配比流動時間 (T)。 K— 常數(shù)，隨著分子量和溫度的增加略有減??； α — 常數(shù)，取決于溫度和體系的性質(zhì)。在 θ 狀態(tài)時為 ，一般為 。 15 sp? — 增比粘度，反映了高分子與高分子之間，純?nèi)軇┡c高分子之間的內(nèi)摩擦效應 。 用烏式粘度計測定溶液的流出時間 t， 然后根據(jù) 以下 公式 ： 算出分子量 M，具體數(shù)據(jù)見表 C值 (g/dl) T（ s） 相對粘度r? 增比粘度sp? 特性粘度 〔 ? 〕 分子量 M （179。 104g/mol 為低分子量； 179。 104g/mol 為高分子量。后恒溫 3h 后抽濾得到 產(chǎn)品 需用無水乙醇洗滌后， 用抽濾機 抽濾 兩次 ，在 50176。 PP/PI 復合材料的制備 偶聯(lián)劑的制備 將馬來酸酐（ MAH）和交聯(lián)劑 過氧化二異丙苯（ DCP）溶于適量丙酮中混合均勻后加入 PP 中使其混合均勻，置于烘箱中在 50℃ 溫度下烘 1h 后用雙螺桿擠出機擠出后切割造粒即可得到偶聯(lián)劑 PPgMAH. PP/PI 復合材料的制備 16 將偶聯(lián)劑 PPgMAH 與聚酰亞胺粉末或聚酰胺酸溶液及抗氧劑 1010 混合均勻后擠出造粒，所得粒料在 80℃下烘干 12H 后注射即得復合材料試件。 40 倍 和 10179。 （ 2）廣角 X射線衍射儀測試 PP/PI 復合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 用廣角 X射線衍射儀對 PP/PI 復合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進行考察。 2OmA，發(fā)散狹縫為 1 度，散射狹縫為 1176。 ＜ 2θ＜ 45176。 力學性能的測試 力學性能是指塑料材料在外力作用下，產(chǎn)生形變（可逆和不 可逆）及抵抗破壞的能力，是決定塑料制件使用性能的一項重要指標。表征材料的強度和硬度。177。 R=，深度為 ，缺口加工在較窄的一個側(cè)面上。 斷面形貌的觀察 19 掃描電鏡是用極細的電子束在樣品 表面 掃描，將產(chǎn)生的 二次電子 用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管， 在熒光屏上顯示物體。 熱性能測試 維卡軟化點測試 英文名稱 ： Vicat softening temperature(VST) 維卡軟化溫度：當勻速升溫時，某一負荷條件下，截面 1 m ㎡的標準壓針刺入熱塑性塑料 1mm 深時的溫度 ， 該溫度反映了當一種材料在升溫裝置中使用時期望的軟化點。 500 1000 1500 2020 2500 3000 3500 4000 4500 121Transmittance(?)W a v e n u mb e r( /c m)2 PP /PI1 pp 圖 純 PP 及 PP/PI 復合材料（分子量為）的 FIIR 圖譜 Figure the FTIR map of PP/PI posite material (different molecular weight) and virgin PP 比較圖 31 的兩組譜線，我們很容易發(fā)現(xiàn)， PP/PI 復合材料的譜線在 1725 1cm? 處出現(xiàn)特征吸收峰，此處顯示的峰是 聚酰亞胺 的特征吸收峰，是由羰基的伸縮振動引起的。 PP/PI 復合材料的力學性能 （ 1）聚酰亞胺分子量對 PP/PI 復合材料力學性能的影響 一下是配比為 100： 的不同分子量的 PI 粉末和 PAA 溶液與 PP 的復合材料的力學性能。 說明對于 PP 的改性，添加 PI 粉末要比 PAA 溶液的效果好。而添加 PAA 溶液的復合材料的沖擊強度低于添加 PI粉末的，是因為在擠出注塑時 PAA 溶液酰胺化過程中發(fā)生了環(huán)化和降解，其中降解占主導地位，從而使分子量減小，即會出現(xiàn)以上情況。從圖中可以看出拉伸強度變化不大，但復合材料的 均高于 純 PP,且隨著分子量的增加拉伸強度略有減小。但是彈性模量相較于純 PP 有所降低，且隨著分子量的增大而明顯減小。 PI 添加量對復合材料力學性能的影響 以下是 PI 粉末的不同添加量的 PP/PI 復合材料的力學性能，其中 PP、 PI的配比為： 1—— 純 PP 2—— 100： 3—— 100： 4—— 100： 5—— 100： 1 2 3 4 5 6 70100200300400500600斷 裂 伸 長 率彈性模量拉伸強度 B C D 圖 分子量 復合 材料 的力學性能 Figure the mechanical properties of posite material of different molecular weight 組分 1 2 3 4 5 沖 擊 強 度（ KJ/m2） 拉 伸 強 度（ MPa） 23 斷裂伸長率（ ﹪ ） 彈 性 模 量（ MPa） . 表 PI 粉末不同添加量復合材料的機械性能 Table The mechanical properties of posite material by different ratio of PI powder 從圖 34 可以看出， 加入 PI 粉末的復合材料的斷裂伸長率比純 PP 大很多，且當配比為 PP： PI=100： 時，復合材料的斷裂伸長率最大。 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 。由圖可知，與純 PP 相比，加入聚酰亞胺粉末的復合材料 的衍射峰明顯減少 。 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)。 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合材料的廣角 X 射線衍射（ WAXD）圖譜 。其中添 加低分子量的復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)生的降解占主導地位， 對結(jié)晶情況影響不大。 綜合以上，添加 PI粉末的復合材料要比添加 PAA 溶液的綜合性能要好。 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。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，致使材料的力學性能下降。 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合材料 復合材料的 10179。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 。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。 時的兩種材料的相容性比配比為 100: 和 100: 的藥好得多。且由于 PI 的添加量大， 材料的相容性不好，導致拉伸強度和彈性模量都降低。 29 復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合材料的維卡軟化點。隨著分子量的增加，加入粉末的復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，而導致上述情況發(fā)生。 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。 通過本論文的研究主要得出以下幾點結(jié)論： 通過改性，復 合材料的耐熱性比純 PP 的有所增加，且加入粉末的比加 入溶液的復合材料的耐熱性更好，其中為中分子量的最好。 104g/mol 時改性效果最佳 。 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，致使材料的力學性能下降。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，導致拉伸強度、彈性模量等都