微纳层叠共挤PP/PA6/CNTs原位微纤复合膜的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.001

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (10): 1-7.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.001

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微纳层叠共挤PP/PA6/CNTs原位微纤复合膜的制备及性能研究

朱钰婷, 谷琳, 何家隆, 吉华建, 王玉, 朱惠豪, 马玉录, 谢林生()

华东理工大学绿色高效过程装备与节能教育部工程研究中心，上海 200237

收稿日期:2021-03-25 出版日期:2021-10-26 发布日期:2021-10-27

Preparation and Properties of PP/PA6/CNTs In⁃situ Microfiber Composite Films Based on Microlayer Coextrusion

ZHU Yuting, GU Lin, HE Jialong, JI Huajian, WANG Yu, ZHU Huihao, MA Yulu, XIE Linsheng()

Engineering Center of Efficient Green Process Equipment and Energy Conservation of Ministry of Education，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China

Received:2021-03-25 Online:2021-10-26 Published:2021-10-27
Contact: XIE Linsheng E-mail:lsxie@ecust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用双转子连续混炼挤出机与微纳层叠共挤出成型设备制备了聚丙烯/聚酰胺6/碳纳米管（PP/PA6/CNTs）复合材料和原位微纤复合膜，通过扫描电子显微镜（SEM）、流变仪、差示扫描量热仪（DSC）、万能拉伸试验机及电阻测试仪对其微观结构、流变性能、结晶性能、力学性能和导电性能进行了表征。结果表明，与共混相比，微纳层叠共挤出法使得分散相PA6/CNTs形成了微纤，微纤的形成不仅提升了复合膜的动态流变性能，并且增加了基体PP相的结晶度，提高了PA6相的结晶温度，提升了复合膜的结晶性能；当CNTs含量为0.5 %（质量分数，下同）时，复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值，分别为42.17 MPa和857.82 %，体积电阻率（R）下降到10⁴ Ω·cm，综合力学性能和导电性能达到最佳。

关键词: 聚丙烯, 聚酰胺6, 碳纳米管, 原位微纤复合膜, 微纳层叠共挤出

Abstract:

Polypropylene （PP）/polyamide 6 （PA6）/carbon nanotubes （CNTs） composites were prepared using a twin?rotor continuous mixing extruder and their in?situ microfiber composite films were further fabricated using a micro?nano laminated co?extrusion molding machine. Their microstructure and rheological， crystalline， mechanical， and electrical properties were investigated using scanning electron microscope， rheometer， differential scanning calorimeter， universal tensile tester， and resistance tester. The results showed that PA6/CNTs as a dispersion phase was subjected to form microfibers through a laminated co?extrusion method. The composites not only achieved an improvement in dynamic rheological properties due to the formation of microfibers， but also obtained an increase in the crystallinity and crystallization temperature of the PP phase. The composite films exhibited maximum tensile strength of 42.17 MPa at a CNT content of 0.5 wt%. Their elongation at break reached a maximum value of 857.82 %， but their volume resistivity decreased to 10⁴ Ω·cm. In this case， the composite films showed optimal comprehensive mechanical properties and electrical conductivity.

Key words: polypropylene, polyamide 6, carbon nanotube, in?situ microfiber composite film, micro?nano laminated coextrusion

中图分类号:

TQ327.8

朱钰婷, 谷琳, 何家隆, 吉华建, 王玉, 朱惠豪, 马玉录, 谢林生. 微纳层叠共挤PP/PA6/CNTs原位微纤复合膜的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 1-7.

ZHU Yuting, GU Lin, HE Jialong, JI Huajian, WANG Yu, ZHU Huihao, MA Yulu, XIE Linsheng. Preparation and Properties of PP/PA6/CNTs In⁃situ Microfiber Composite Films Based on Microlayer Coextrusion[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 1-7.

图/表 10

图1 不同CNTs含量PA6/CNTs的稳态流变性能

Fig.1 Steady?state rheological properties of PA6/CNTs with different CNTs contents

图2 PP/PA6/CNTs复合材料的SEM照片

Fig.2 SEM images of PP/PA6/CNTs composites

图3 PP/PA6/CNTs原位微纤复合膜的SEM照片

Fig.3 SEM images of PP/PA6/CNTs in?situ microfiber composite membrane

CNTs含量/%	复合材料分散相粒径/μm	原位微纤复合膜纤维直径/μm
0.05	9.49	12.08
0.25	6.95	9.82
0.50	5.79	7.09
0.75	5.09	6.41
1.00	4.50	5.94
1.50	3.67	5.02

表1 PP/PA6/CNTs复合材料分散相粒径及原位微纤复合膜纤维直径

Tab.1 Dispersed phase particle size of PP/PA6/CNTs composites and fiber diameter statistical analysis of in?situ microfiber composite membrane

图4 PP/PA6/CNTs复合材料和原位微纤复合膜的动态流变性能

Fig.4 Dynamic rheological properties of PP/PA6/CNTs composites and in?situ microfiber composite membrane

图5 PP/PA6/CNTs复合材料和原位微纤复合膜的DSC曲线

Fig.5 DSC curves of PP/PA6/CNTs composites and in?situ microfiber composite membrane

材料		结晶温度/°C	熔融温度/°C	熔融焓/ J·g^-1	结晶度/ %
纯PP		115.89	161.69	80.96	38.74
纯PA6		174.15	219.86	50.993	22.17
复合材料	PP	121.68	163.61	76.26	48.65
复合材料	PA6	194.38	218.80	7.89	13.72
原位微纤复合膜	PP	126.07	164.10	87.44	55.67
原位微纤复合膜	PA6	196.72	219.25	10.70	18.61

表2 PP/PA6/CNTs复合材料和原位微纤复合膜的结晶性能

Tab.2 Crystallization performance of PP/PA6/CNTs composites and in?situ microfiber composite membrane

图6 PP/PA6/CNTs复合材料和原位微纤复合膜的拉伸断裂形貌

Fig.6 Tensile fracture image of PP/PA6/CNTs composites and in?situ microfiber composite membrane

图7 PP/PA6/CNTs复合材料和原位微纤复合膜的力学性能

Fig.7 Mechanical properties of PP/PA6/CNTs composites and in?situ microfiber composite membrane

图8 PP/PA6/CNTs复合材料和原位微纤复合膜的R

Fig.8 Volume resistivity of PP/PA6/CNTs composites and in?situ microfiber composite membrane

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