基于原位聚合的氧化石墨烯-尼龍6復(fù)合材料及性能研究.pdf

1、尼龍6又稱聚己內(nèi)酰胺，是由己內(nèi)酰胺單體聚合而成的一種高分子，是目前聚酰胺材料中產(chǎn)量最大的品種之一。隨著科技發(fā)展和人們生活品質(zhì)的提升，傳統(tǒng)的尼龍6材料已經(jīng)不能很好的滿足人們的需求，由此對高性能的尼龍6復(fù)合材料的開發(fā)引起了越來越多人們的關(guān)注。所以氧化石墨烯的出現(xiàn)為開發(fā)高性能的尼龍6復(fù)合材料提供了一種新的思路。用經(jīng)過處理的氧化石墨烯（GO）來改性尼龍6不僅解決了納米粒子分散不均和與基體結(jié)界面合力不好的問題，又結(jié)合了GO優(yōu)異的特性，為研制高性能

2、的復(fù)合材料提供了可能。
　　本文主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1.鑒于 GO表面含有大量的羥基、羧基、環(huán)氧等極性基團，利用硅烷偶聯(lián)劑KH550和甲苯二異氰酸酯（TDI）分別對GO表面進行改性，以增強在尼龍基體中的分散性。通過IR、XRD及TG表征證明KH550和TDI已經(jīng)成功的接枝到GO表面，且在聚合過程中經(jīng)過改性的GO在熔融己內(nèi)酰胺中的分散性提高。
　　2.選取原位聚合的方法，將不同比例（重量比）的GO以及改性GO

3、（KH550和TDI分別改性）分散于己內(nèi)酰胺單體中，以NaOH為催化劑，甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）為活化劑，制備了三種體系的GO/PA6復(fù)合材料，并通過IR、TGA、DSC以及XRD等表征手段，對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性能、晶體結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能以及導(dǎo)熱性能等方面進行了詳細的研究。
　　3. IR分析結(jié)果，確認(rèn)KH550和TDI已接枝到GO片層表面。TG測試結(jié)果顯示，GO與改性GO的加入，對PA6的熱穩(wěn)定性的影響不大。DSC測試

4、結(jié)果表明，GO與改性GO的加入量在一定程度上影響了PA6的結(jié)晶和熔融行為：隨著GO與改性GO加入量的增加，復(fù)合材料的結(jié)晶溫度和熔融溫度均有先增加后減小的趨勢。
　　4.分子量及結(jié)晶度測定結(jié)果表明，加入改性 GO有助于復(fù)合材料分子量和結(jié)晶度的提高。
　　5.用Avrami方程研究復(fù)合材料的等溫結(jié)晶動力學(xué)結(jié)果表明，純PA6晶體主要是以二維和三維并存的方式生長，含0.5wt%改性GO/PA6復(fù)合材料的Avrami指數(shù)分別在1.38

5、～1.50（KH550改性）和1.20～1.47（TDI改性）之間，說明復(fù)合材料的結(jié)晶過程可能存在較多的異相成核和二次結(jié)晶。
　　6.與PA6相比，GO/PA6復(fù)合材料和改性GO/PA6復(fù)合材料的XRD譜圖峰位都沒明顯變化，但是兩個峰的衍射強度發(fā)生了變化：隨著GO含量的增加，復(fù)合材料在24o左右的衍射峰強度逐漸增強，在20.1o處的峰強度有所減弱，說明GO的加入使PA6的晶體生長方式發(fā)生了一定程度變化，與等溫結(jié)晶研究結(jié)果一致。