尼龍6 11-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備、表征與性能研究.pdf

1、聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料綜合了高分子材料與無機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，但又不僅僅是二者性能的簡(jiǎn)單相加，表現(xiàn)出更優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能、阻隔性能和阻燃性能，同時(shí)又可以降低材料的成本。經(jīng)過20年的發(fā)展，尼龍/蒙脫土納米復(fù)合材料已取得了長足的進(jìn)步，但也有明顯的不足。首先是所研究的尼龍品種比較狹窄，如尼龍6/粘土研究已很深入，而其它品種的尼龍基復(fù)合體系研究卻很少；其次是研究的內(nèi)容基本是材料制備及性能測(cè)試，比較單一。尼龍11性能出眾，但價(jià)格昂貴，并且單一組

2、份的尼龍11已越來越不能滿足人們對(duì)高性能材料的要求。針對(duì)以上問題，我們以11-氨基十一酸、尼龍6預(yù)聚物和經(jīng)11-氨基十一酸處理過的蒙脫土為原料，采用原位聚合的方法制備了奇偶尼龍6 11/蒙脫土納米復(fù)合材料；除了對(duì)其結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和阻隔性能等進(jìn)行了研究外，還對(duì)其流變性能、熔融行為和結(jié)晶過程進(jìn)行了研究。主要研究如下：1．以11-氨基十一酸、己內(nèi)酰胺和處理過的蒙脫土為主要原料制備了尼龍6 11/蒙脫土納米復(fù)合材料在水存在的條件下，采用本體熔融

3、聚合法制備出尼龍6預(yù)聚物，再將尼龍6預(yù)聚物與11-氨基十一酸、有機(jī)改性蒙脫土按比例混合，采用原位聚合的方法制備了尼龍6 11/蒙脫土納米復(fù)合材料。用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)對(duì)尼龍6 11及尼龍6 11/蒙脫土納米復(fù)合材料進(jìn)行表征；使用廣角X射線衍射儀(WAXD)和掃描電鏡(SEM)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；使用差示掃描量熱分析(DSC)和熱失重(TG)對(duì)復(fù)合材料的熱性能進(jìn)行了研究；測(cè)定了納米復(fù)合材料的力學(xué)性能和吸水率、吸油值。發(fā)現(xiàn)原位

4、聚合的方法適合于制備尼龍6 11/蒙脫土納米復(fù)合材料，且復(fù)合材料的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性均有所提高，而吸水率和吸油值則隨著蒙脫土含量的升高而降低，較之尼龍6 11分別降低了2倍和2.5倍。 2．尼龍6 11/蒙脫土納米復(fù)合材料的流變性能研究研究表明尼龍6 11及其復(fù)合材料均為假塑性流體，表現(xiàn)為切力變稀現(xiàn)象，且非牛頓指數(shù)隨蒙脫土含量的增高而減小；當(dāng)剪切速率恒定時(shí)，剪切應(yīng)力隨著蒙脫土含量的增高而減小，但當(dāng)含量達(dá)到一定的值后又增加；尼龍6

5、 11及其復(fù)合材料的粘流活化能隨剪切應(yīng)力的增大而降低，說明在恒定剪切應(yīng)力下其可在較寬的溫度范圍內(nèi)加工、成型。 3．探討了尼龍6 11/蒙脫土納米復(fù)合材料的熔融行為和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過程蒙脫土在復(fù)合材料中起到了異相成核的作用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)蒙脫土的加入未改變尼龍基體的晶型，這與文獻(xiàn)中報(bào)道的尼龍6/蒙脫土納米復(fù)合材料的結(jié)論不同，并對(duì)其熔融行為進(jìn)行研究。采用經(jīng)典結(jié)晶動(dòng)力學(xué)方程對(duì)尼龍6 11及其復(fù)合材料的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：Avami方程能很好