工程塑料-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、該文以尼龍-1010和聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯為基體,采用不同方法制備了它們與蒙脫土的納米復(fù)合材料.采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析(TGA)、差示掃描量熱儀(DSC)和萬能拉力機(jī)等設(shè)備對(duì)制備所得的復(fù)合材料進(jìn)行分析測(cè)試.使用同向雙螺桿擠出機(jī)采用熔融插層法成功制備了尼龍-1010/蒙脫土納米復(fù)合材料.XRD和TEM結(jié)果表明所制備的尼龍-1010/蒙脫土納米復(fù)合材料具有剝離型或插層型結(jié)構(gòu).納

2、米復(fù)合材料的力學(xué)性能,包括拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量,都優(yōu)于純尼龍-1010.由于蒙脫土納米片層的優(yōu)良的阻隔性能,納米復(fù)合材料在空氣中的熱穩(wěn)定性和阻燃性能極大提高.蒙脫土的剛性使得尼龍-1010/蒙脫土納米復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量升高.同時(shí),由于蒙脫土片層對(duì)尼龍-1010分子鏈具有較強(qiáng)的束縛作用導(dǎo)致尼龍-1010的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高.采用等溫和非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)對(duì)比分析了蒙脫土加入前后尼龍-1010基體結(jié)晶性能的變化.結(jié)晶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)

3、顯示,分散在尼龍-1010基體中的納米尺寸的蒙脫土片層提高了基體的結(jié)晶能力,起到異相成核劑的作用.針對(duì)尼龍-1010/蒙脫土納米復(fù)合材料沖擊韌性較差的缺點(diǎn),我們選取了耐候性較好的馬來酸酐接枝飽和聚烯烴彈性體(POE-g-MAH)對(duì)納米復(fù)合材料進(jìn)行了增韌改性研究.SEM分析表明,由于POE-g-MAH所含的馬來酸酐基團(tuán)可以與尼龍-1010的端氨基發(fā)生化學(xué)反應(yīng),改善了兩者的相容性.POE-g-MAH能夠形成尺寸很小的相疇均勻分散在尼龍-10

4、10/蒙脫土納米復(fù)合材料基體中,起到了很好的增韌作用.當(dāng)POE-g-MAH含量高于15 wt﹪時(shí),納米復(fù)合材料具有很好的常溫和低溫沖擊性能.選用三種有機(jī)改性蒙脫土,采用熔融插層法制備了聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)/蒙脫土納米復(fù)合材料.結(jié)果表明,不同種類的蒙脫土與PTT基體間的相互作用不同,導(dǎo)致所得納米復(fù)合材料的不同形態(tài):插層型或剝離型,進(jìn)而影響材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性等方面.但是無論哪種蒙脫土的加入都改善了PTT基體的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定

5、性和動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量.等溫和非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)分析表明,分散在PTT基體中的納米蒙脫土片層對(duì)PTT同樣具有異相成核的作用.偏光顯微鏡的觀察結(jié)果顯示,蒙脫土的加入細(xì)化了球晶尺寸,進(jìn)一步證明了蒙脫土的異相成核劑作用.采用原位聚合法合成了PTT/蒙脫土納米復(fù)合材料.聚合釋放的熱量沒有促使蒙脫土片層完全剝離在PTT基體中,當(dāng)蒙脫土含量超過1 wt﹪時(shí),納米復(fù)合材料主要形成部分剝離結(jié)構(gòu).與純PTT相比,蒙脫土的加入提高了PTT基體的拉伸強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和