有機(jī)膦插層蒙脫土-PA-6納米復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、本文以鈉基蒙脫土(Na-MMT)為原料，兩種季膦鹽(DTPB、BTPB)為插層劑，水為溶劑，合成了兩種全新的季膦鹽型有機(jī)蒙脫土。通過燒失量確定了最佳反應(yīng)條件；利用X．射線衍射法和傅立葉紅外光譜儀對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果表明：季膦鹽長鏈進(jìn)入了蒙脫土的片層，并擴(kuò)大了層間距；熱重分析結(jié)果表明：季膦鹽型有機(jī)蒙脫土的熱穩(wěn)定性要高于季銨鹽(CTAB．)型蒙脫土的熱穩(wěn)定性。沉降分析結(jié)果表明：新型蒙脫土在含苯環(huán)的有機(jī)溶劑中分散良好。 選用熔融插層

2、方法制備PA6/MMT復(fù)合材料，以PA6粒料和MMT為原料按照不同的比例采用雙螺桿擠出造粒，烘干后利用沖壓式注塑機(jī)制備了PA6/MMT復(fù)合材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)形態(tài)、力學(xué)性能、熱降解行為、燃燒行為以及結(jié)晶行為進(jìn)行了測(cè)試和表征。 XRD數(shù)據(jù)表明：PA6的分子鏈已經(jīng)進(jìn)入有機(jī)蒙脫土(OMMT)的片層間，擴(kuò)大了層間距：TEM觀察OMMT以納米尺寸分散在PA6基體中，部分已呈現(xiàn)剝離狀態(tài)；Molau溶解實(shí)驗(yàn)表明：PA6分子鏈插入OMMT片層，且二

3、者相互作用強(qiáng)；SEM圖像表明：季膦鹽型蒙脫土與PA6基體的相容性好，其納米復(fù)合材料表現(xiàn)為韌性斷裂。 力學(xué)性能測(cè)試表明：OMMT提高了PA6復(fù)合體系的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及缺口沖擊強(qiáng)度；添加量不同對(duì)材料性能影響程度不同。與PA6/Na-MMT相比，PA6/OMMT的機(jī)械性能優(yōu)于PA6/Na-MMT。季膦鹽型蒙脫土在添加量較低的條件下可明顯提高PA6的沖擊強(qiáng)度，提高幅度要大于季銨鹽型蒙脫土。 復(fù)合材料進(jìn)行熱分解動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果

4、表明，PA6有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料顯示出較好的熱分解穩(wěn)定性；通過材料TGA熱分解行為對(duì)比分析，可知蒙脫土促進(jìn)了PA6的提前分解，復(fù)合材料中OMMT的烷基鏈越長對(duì)PA6的起始分解溫度影響越大；季膦鹽性蒙脫土可以降低PA6的熱分解速率，在溫度超過650℃時(shí)出現(xiàn)第二分解峰，但分解后期復(fù)合材料的成炭現(xiàn)象不明顯。 CONE試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：季膦鹽型蒙脫土可有效的降低PA6體系的熱釋放速率，縮短點(diǎn)燃時(shí)間，在燃燒過程中起到一定的阻燃作用；但是季膦

5、鹽型蒙脫土使PA6的發(fā)煙量增加，這主要是因?yàn)椴鍖觿┚哂袠O大的苯環(huán)含量。通過燃燒后的成炭形態(tài)可以初步推測(cè)阻燃機(jī)理：蒙脫土的納米片層對(duì)材料凝聚相的分解燃燒起到了關(guān)鍵性阻隔的作用。 利用DSC研究PA6及其復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明MMT在PA6的結(jié)晶過程中起到了異相成核的作用，隨降溫速率的增加，材料的結(jié)晶溫度向低溫方向移動(dòng)，蒙脫土可明顯改變PA6的結(jié)晶成核機(jī)理和生長方式；偏光顯微鏡照片表明：PA6/MMT復(fù)合材料生成了小晶