POSS/PA66纳米复合纤维的制备及性能研究

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PA66在我国主要用于生产斜交轮胎用帘子布和高级合成纤维,其中帘子线的生产已经具有相当大的规模。随着经济的快速发展,轮胎行业对帘子线的干热收缩率、模量、强度以及耐热性提出了更高的要求。笼型多面体低聚倍半硅氧烷(简称POSS),是一种新型的有机/无机杂化材料,具有分子内杂化结构、纳米尺寸效应、耐热性能好、可提高聚合物的力学性能等优点。本文分别选用八苯基POSS (OP-POSS)和八乙烯基POSS环氧化产物(OV-POSS)增强PA66,通过熔融纺丝工艺制备POSS/PA66纳米复合纤维,并对POSS/PA66内米复合纤维的热性能、流动性、结晶性能、干热收缩率和力学性能进行了研究。结果表明:(1)OP-POSS添加量为1wt%时,OP-POSS/PA66纳米复合物的起始分解温度提高了约10℃,但继续添加OP-POSS,效果不明显;此时,OP-POSS可以起到流动改善剂的作用,增加了PA66分子的流动性。(2)莫志深理论能够成功描述OP-POSS/PA66内米复合物的非等温结晶过程;降温速率对OP-POSS/PA66内米复合物的非等温结晶的时间长短有着较大的影响,随着降温速率的提高,结晶速率加快,达到结晶平衡值所需时间缩短,纳米复合物的结晶峰向低温方向移动,结晶峰形变宽。(3)随着OP-POSS添加量的增大,OP-POSS/PA66内米复合纤维的γ1相、α1以及α2相的晶粒尺寸呈增大趋势。(4)OP-POSS添加量为1wt%时,OP-POSS/PA66纳米复合纤维的干热收缩率比纯PA66纤维降低了16%;而OP-POSS/PA66内米复合纤维的强度和模量达到最大值,继续添加OP-POSS,纳米复合纤维的强度和模量反而出现一定程度的降低。(5)采用FTIR和’H NMR可以有效的对OV-POSS基团进行表征;OV-POSS添加量为1wt%时,OV-POSS/PA66内米复合物的起始分解温度提高了约8℃,与添加OP-POSS日寸效果相当。(6)与纯PA66纤维相比,OV-POSS/PA66内米复合纤维的γ1、α1和α2相的晶粒尺寸都相应变大,且随着OV-POSS添加量的增大,纳米复合纤维的γ1、α1和α2相的晶粒尺寸呈现明显上升的趋势,这与添加OP-POSS日寸的趋势相一致。(7)OV-POSS添加量为1wt%时,OV-POSS/PA66内米复合纤维的干热收缩率比纯PA66纤维降低了24%,这比添加OP-POSS时效果更好;同时,添加1Wt%OV-POSS的纳米复合纤维的强度和模量都达到最大值,相比添加1wt%OP-POSS的纳米复合纤维,OV-POSS/PA66内米复合纤维的断裂强度提高的幅度更大。
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