Abstract
本研究旨在探討尼龍6╱聚丁二烯晴(NY6/ATBN)共聚物之合成及其拉擠成 型複合材料製程與性質之研究。首先，從合成可適用於熱塑性拉擠成型製 程的NY6/ATBN共聚物著手，評估各種合成條件對共聚合反應速率及轉化率 之影響，並利用 SEM和TEM等形態學之觀察和動態機械性質分析，來解釋 NY6/ ATBN共聚物具有高韌性。探討製程中的加工參數，研究利用適當之 動力學模式和熱傳方程式模擬模具中材料之溫度、反應完成度和共聚合反 應速率之分佈情形，並用這些數學模式來預測最適之加工參數及可加工成 形之最大成品之厚度。本研究之重要結果為： (1)當NY6/ATBN共聚合反應 之起始劑MgBr-CPL濃度高於0.75mol%，共聚合反應溫度高於155℃，應在 三分鐘內可達90%之轉化率，共聚物之本性黏度(I.V.值)可大於0.9，可適 合於熱塑性複合材料拉擠成型之製程。 (2)本研究合成出NY6/ATBN共聚 物(>10.5 wt% ATBN)之缺口Izod耐衝擊強度比純尼龍6增加10倍以上，而 抗折模數只有下降約10%。由TEM觀察可知ATBN之粒徑與ATBN含量無關，而 粒子間之距離(T)則隨著ATBN含量增加而變小，且T愈小，則耐衝擊強度愈 大，當ATBN含量大於10.5∼13.0 wt%(T= 0.32∼0.45μm)共聚物有很高之 韌性。 (3)本研究提出一種新穎之熱塑性樹脂拉擠成型之製程設備和操作 方法並成功地製備出玻璃纖維補強尼龍6和NY6/ATBN共聚物之複合材料。 最適之樹脂組成和加工條件是(a)0-15 wt% ATBN，(b)0.75 mol% [MgBr- CPL]，(c)模具溫度180- 200℃，(d)拉擠速度25-50 cm/min，(e)後處理 條件190℃，一小時，(f)玻璃纖維體積含量45-62%。拉擠成品之本性粘度 大於0.9，轉化率高於90%。 (4)由巨觀反應學之研究，NY6/ATBN共聚物之 反應行為可用 Camargo之自催化經驗式來描述，其動力學參數為： Ea=23.9 kcal/mol(100 kJ/mol), n=1.0, Ao=5.73×109 s-1，自動加速 參數 (Bo)為0.6。 (5)以本研究之動力學模式和熱傳方程式，配合有限差 分法模擬模具內材料溫度分佈與實際測量模具內材料溫度之結果相符合， 證明此數學模式能適用。 (6)上述之數學模式亦可用於預測最適之加工參 數，其預測值與實測值相當一致，可大幅縮短尋找最適加工參數所需之時 間