尼龍610-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、將蒙脫土引入聚合物基體制備成聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料，可在蒙脫土填充量很小時即大幅度提高材料的物理力學(xué)性能，是近年來興起的一種備受關(guān)注的改性方法。熔體插層法制備聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的一種常用方法，該方法工藝簡單、易工業(yè)化，但蒙脫土(MMT)在聚合物中的分散極易受插層劑、加工工藝等因素的影響，從而影響復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能。本文選取尼龍610為基體，采用多種插層劑修飾的有機蒙脫土和不同加工方法制備出一系列性能優(yōu)異的尼龍610/蒙脫土

2、納米復(fù)合材料，首次采用輻射法對尼龍610/蒙脫土納米復(fù)合材料進行了改性，并對各復(fù)合材料力學(xué)性能、動態(tài)力學(xué)行為、流變性能、熔融和結(jié)晶行為、結(jié)晶形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)表征，主要研究結(jié)果如下： 1.采用CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)、PA6(尼龍6)、硅烷偶聯(lián)劑等修飾MMT，制得了不同有機蒙脫土(OMMT)。TG、IR和WAXD等研究結(jié)果表明各有機改性土的層間距均有所增大，熱分解溫度較高，均可適應(yīng)尼龍610的加工溫度要求。CTAB

3、和PA6對MMT的擴層作用較明顯，本文所使用的硅烷偶聯(lián)劑的類型及其對MMT的修飾方法對有機土的性能影響不大，因此在采用偶聯(lián)劑對MMT進行修飾時，可采用最簡便的方法一在混料過程中以噴霧法加入即可。 2.采用各種自制OMMT和一種納米級市售OMMT，采用熔體插層法、加工過程中加入偶聯(lián)劑以及母料法等工藝制備出了PA610/MMT納米復(fù)合材料，并對其進行了輻射改性。 3.通過TEM觀察了MMT片層在尼龍基體中分散情況，結(jié)果表明M

4、MT片層呈納米尺度分散于尼龍基體中，形成了納米復(fù)合材料。同時，發(fā)現(xiàn)MMT片層間距大小和其在尼龍中的分散沒有必然聯(lián)系，片層間距較小的MMT也能均勻分散，在加工過程中用噴霧法加入偶聯(lián)劑和母料法均可促進MMT片層的分散，且可分別得到插層型和剝離型納米復(fù)合材料。 4.對納米復(fù)合材料進行了力學(xué)性能測試。結(jié)果表明復(fù)合材料的拉伸性能和彎曲性能均比PA610顯著提高，增強效果明顯超過了傳統(tǒng)共混復(fù)合材料，且偶聯(lián)劑和母料法均可增大提高幅度，母料法的

5、促進作用尤為顯著。對復(fù)合材料的輻射改性亦能大幅度提高其拉伸彎曲性能。復(fù)合材料沖擊強度基本保持或略有下降。 5.對比PA610和PA610/MMT納米復(fù)合材料輻射前后的性能發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料具有抗輻射降解性能。 6.利用HAAKE流變儀，研究了230～260℃內(nèi)，PA610及PA610/MMT納米復(fù)合材料的流變行為，樣品均為假塑性流體。偶聯(lián)劑和母料法使復(fù)合材料的非牛頓指數(shù)和粘流化能減小。對于同一樣品，隨蒙脫土含量的增加，PA

6、610/MMT納米復(fù)合材料的非牛頓指數(shù)和粘流活化能減小。 7.DSC結(jié)果表明，MMT對PA610具有異相成核作用，使PA610的熔融溫度降低，結(jié)晶溫度升高。對于同一樣品，隨MMT含量的增加，復(fù)合材料的結(jié)晶速率先增大后減小。加工方法對復(fù)合材料的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率影響不大，輻射作用使結(jié)晶溫度降低，結(jié)晶速率減小，且對PA610/MMT納米復(fù)合材料的影響比對PA610更大。 8.DMA分析表明，蒙脫土對尼龍610具有明顯的增強作