高強度尼龍1010納米復合材料的制備及表征.pdf

1、尼龍1010是我國的一種特殊工程塑料,它具有很好的耐低溫性、耐磨性和自潤滑性。但是,缺口沖擊強度較低、熔融溫度范圍相對較窄限制了其應用領域。本課題通過熔融共混法,添加蒙脫土和納米碳酸鈣提高尼龍1010的強度。基體力學性能的改善,不僅與納米顆粒的添加量有關(guān),還取決于尼龍基體的界面形貌,甚至是填充料的分散性。通過兩種納米無機填料的增強劑作用,能夠有效地改善高分子的拉伸性能、彎曲性能和沖擊性能。
　　本課題通過熔融共混的方法,在雙螺桿擠

2、出機上分別制備尼龍1010/OMMT納米復合材料和尼龍1010/CaCO3納米復合材料。通過注塑制得樣條,通過力學性能檢測得結(jié)果,發(fā)現(xiàn)到尼龍1010/OMMT納米復合材料綜合力學性能最佳的的有機蒙脫土添加含量為5％,此時,拉伸強度為40.63MPa,彎曲強度為43.83MPa,缺口沖擊強度為7.25KJ/m2;而在尼龍1010/CaCO3納米復合材料中,綜合力學性能最佳的納米碳酸鈣添加含量為7％,此時,拉伸強度為41.80MPa,彎曲強

3、度為50.30MPa,缺口沖擊強度為4.56KJ/m2。
　　以有機蒙脫土和納米碳酸鈣作為填充顆粒,與尼龍1010(PA1010)一起,通過雙螺桿擠出機用熔融共混法,制備出兩種不同配比體系的 PA1010/OMMT/nano-CaCO3三元納米復合材料。通過掃描電鏡( SEM)、力學性能研究有機蒙脫土對PA1010/nano-CaCO3體系和納米碳酸鈣對PA1010/OMMT體系的作用。結(jié)果表明,在添加含量為5％時,出現(xiàn)彎曲強度最

4、大值51.76MPa;彎曲強度在添加含量為6％時出現(xiàn)最大值為73.38MPa;在添加含量為0.5％時,出現(xiàn)三元體系中缺口沖擊強度最大值7.31KJ/m2。因此,在尼龍1010/nano-CaCO3體系中,有機蒙脫土與尼龍基體間的界面吸附力弱化了納米碳酸鈣與基體的吸附力,使得有機蒙脫土在小含量添加范圍內(nèi)(<2％)體系沖擊強度提高的,明顯改善了尼龍基體的拉伸強度和彎曲強度。而加入納米碳酸鈣的尼龍1010/OMMT體系,由于兩種無機粒子之間對

5、基體的作用處于一種相互抵消的平衡狀態(tài),使得體系沖擊強度改變不明顯。
　　再將不同層間距的有機蒙脫土與尼龍1010/CaCO3納米復合材料一起,用熔融共混法在雙螺桿擠出機上制備制備尼龍1010三元納米復合材料,然后通過力學性能檢測、掃描電鏡、X射線衍射和差示掃描量熱儀檢測等,檢測基體性能和其它參數(shù)的變化。結(jié)果表明,大層間距有機蒙脫土減弱了納米碳酸鈣和基體間的強吸附力,促進了基體拉伸性能和彎曲性能的提高。在小層間距有機蒙脫土添加含量為

6、1％時,缺口沖擊強度最大值為8.5KJ/m2,同時比純尼龍1010基體的拉伸強度和彎曲強度也有所提高。
　　通過掃描電鏡檢測發(fā)現(xiàn),小層間距有機蒙脫土能夠產(chǎn)生更多的屈服和空洞,這使得基體產(chǎn)生塑性變形得以改善沖擊強度。同時,通過X射線廣角衍射發(fā)現(xiàn),向前移動的峰限制了α晶型的形成,但是促進了γ晶型的形成。在相同納米顆粒的添加含量下,小層間距有機蒙脫土的加入降低了基體的相對結(jié)晶度,有機蒙脫土的加入促進了晶核的生成,同時提高了尼龍1010的