改性尼龙6复合材料力学性能的研究

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本论文以尼龙6为主要原料,采用OMMT和Zn-EAA通过熔融共混方式对其改性,分别制备出PA6/OMMT,PA6/Zn-EAA及PA6/Zn-EAA/OMMT三种复合材料。重点讨论了三个共混体系中,OMMT和Zn-EAA二者的不同配比对PA6复合材料力学性能的影响,并对体系的制备工艺条件和相关性能进行了详尽的分析讨论。   尼龙6(PA6)是一种综合性能优良的工程塑料,具有高强度、高模量、耐腐蚀、自润滑等诸多优点。PA6/层状硅酸盐纳米复合材料是最早制备出来的聚合物层状硅酸盐纳米复合材料,制备这种纳米复合材料最早采用的工艺就是单体插层原位聚合。本论文采用的是大分子熔体直接插层工艺,首先对PA6/OMMT纳米复合材料进行了研究。结果表明,PA6/OMMT纳米复合材料的最佳混合温度为225℃,最佳反应时间为10min,在HAAKE转矩流变仪上转子最佳转速为80r/min。通过POM观察,OMMT的加入起到了成核剂的作用,增加了基体的成核密度,纳米OMMT成为PA6的结晶生长点,加快了结晶速率。   在对PA6/OMMT纳米复合材料的性能研究中,重点探讨了OMMT含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,OMMT的加入能够提高尼龙6的力学强度,当OMMT含量在0.1%时复合材料拉伸强度达到最大值,相比纯PA6,拉伸强度有所增加。而冲击强度和断裂伸长率相比纯PA6略微下降,OMMT含量在1%以内时下降程度不大,随着其持续增加,下降速率加快。复合材料的热变形温度在OMMT含量0.1%时最高,达到211.2℃。有机化处理后的MMT改善了其与高聚物基体的相容性,同时受限空间内力化学作用加强了OMMT和聚合物基体之间的相互作用。   在研究离子性反应增容剂Zn-EAA的加入对PA6/Zn-EAA复合材料的影响中,重点探讨了Zn-EAA的用量对复合材料力学性能的影响。找出了在小幅度降低复合材料强度的基础上,有效提高复合材料韧性的Zn-EAA的最佳比例—20%。   最后在对PA6/Zn-EAA/OMMT复合材料进行分析研究,在前面分析的基础上确定Zn-EAA含量,探讨了OMMT含量对三者复合材料力学性能的影响,找出了综合复合材料强度和韧性的基础上的OMMT的最佳比例范围。
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