納米二氧化硅表面引發(fā)接枝尼龍6的制備及性能研究.pdf

1、聚合物基有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料作為新型的先進(jìn)材料,越來(lái)越受到人們的重視。無(wú)機(jī)材料如蒙脫土、納米二氧化硅等具有很好的熱穩(wěn)定性和剛性,因此在聚合物基體中摻雜納米材料能顯著增強(qiáng)聚合物的熱性能和機(jī)械性能。納米二氧化硅粒子被廣泛用于填充改性聚合物以增強(qiáng)、增韌聚合物基體。然而,納米二氧化硅粒子表面能高,極易發(fā)生團(tuán)聚,使其作為納米材料的優(yōu)點(diǎn)不能很好的表現(xiàn),直接填充到聚合物基體中,很難發(fā)揮其作用。故而,要制備尼龍6納米復(fù)合材料,納米粒子的均勻分散是關(guān)鍵因素

2、。因此,對(duì)納米二氧化硅粒子表面進(jìn)行改性,使之較好地分散到尼龍6基體中,增強(qiáng)二氧化硅與尼龍6基體的相容性,具有重要意義。
　　 本文提出了一種表面接枝法來(lái)制備尼龍6納米復(fù)合材料。首先,利用納米二氧化硅表面的羥基,與一定量的2,4-甲苯二異氰酸酯的對(duì)位異氰酸根進(jìn)行反應(yīng),剩余的鄰位異氰酸根再通過(guò)己內(nèi)酰胺單體進(jìn)行封端,制備接枝有己內(nèi)酰胺單體的納米二氧化硅,再以此作為活化劑,采用自制的己內(nèi)酰胺鈉為引發(fā)劑,于170℃下在納米二氧化硅表面引發(fā)

3、己內(nèi)酰胺陰離子聚合,制備尼龍6/二氧化硅納米復(fù)合材料。由于?；簝?nèi)酰胺基團(tuán)的存在有利于己內(nèi)酰胺陰離子的親核進(jìn)攻,反應(yīng)具有較低的活化能,聚合反應(yīng)能在較短的時(shí)間內(nèi)完成。作為對(duì)比例,我們還利用2,4-甲苯二異氰酸酯作為活化劑,在類似的反應(yīng)條件下,制備了純尼龍6和尼龍6/納米SiO2共混物。
　　 作者對(duì)實(shí)驗(yàn)中合成的活化劑用紅外檢測(cè)方法進(jìn)行表征,用TGA測(cè)定活化劑中納米二氧化硅表面有機(jī)物接枝率,并探討了異氰酸根與納米二氧化硅表面羥基的

4、摩爾比,反應(yīng)溫度和催化劑對(duì)接枝率的影響,對(duì)活化劑的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化。接枝聚合物終產(chǎn)品則利用DSC,TGA,SEM以及DMA手段分別表征了復(fù)合材料的結(jié)晶性能、熱性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和納米粒子在尼龍6基體中的分散性能。結(jié)果表明,納米二氧化硅的加入對(duì)尼龍6的結(jié)晶有一定的影響；相對(duì)于純尼龍6和尼龍6/納米SiO2共混物,本文所制備的納米二氧化硅接枝尼龍6具有更好的耐熱性和剛性；相比于共混物,納米二氧化硅接枝尼龍6中納米無(wú)機(jī)粒子均勻地分散在尼龍6