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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)蒙脫土(OMMT)。TG、IR和WAXD等研究結(jié)果表明各有機(jī)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(kuò)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(jī)土的性能影響不大，因此在采用偶聯(lián)劑對MMT進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)作