论文部分内容阅读
尼龙6又称聚己内酰胺,是由己内酰胺单体聚合而成的一种高分子,是目前聚酰胺材料中产量最大的品种之一。随着科技发展和人们生活品质的提升,传统的尼龙6材料已经不能很好的满足人们的需求,由此对高性能的尼龙6复合材料的开发引起了越来越多人们的关注。所以氧化石墨烯的出现为开发高性能的尼龙6复合材料提供了一种新的思路。用经过处理的氧化石墨烯(GO)来改性尼龙6不仅解决了纳米粒子分散不均和与基体结界面合力不好的问题,又结合了GO优异的特性,为研制高性能的复合材料提供了可能。本文主要的研究内容和结论如下:1.鉴于GO表面含有大量的羟基、羧基、环氧等极性基团,利用硅烷偶联剂KH550和甲苯二异氰酸酯(TDI)分别对GO表面进行改性,以增强在尼龙基体中的分散性。通过IR、XRD及TG表征证明KH550和TDI已经成功的接枝到GO表面,且在聚合过程中经过改性的GO在熔融己内酰胺中的分散性提高。2.选取原位聚合的方法,将不同比例(重量比)的GO以及改性GO(KH550和TDI分别改性)分散于己内酰胺单体中,以NaOH为催化剂,甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为活化剂,制备了三种体系的GO/PA6复合材料,并通过IR、TGA、DSC以及XRD等表征手段,对复合材料的结构、热学性能、晶体结构、力学性能以及导热性能等方面进行了详细的研究。3.IR分析结果,确认KH550和TDI已接枝到GO片层表面。TG测试结果显示,GO与改性GO的加入,对PA6的热稳定性的影响不大。DSC测试结果表明,GO与改性GO的加入量在一定程度上影响了PA6的结晶和熔融行为:随着GO与改性GO加入量的增加,复合材料的结晶温度和熔融温度均有先增加后减小的趋势。4.分子量及结晶度测定结果表明,加入改性GO有助于复合材料分子量和结晶度的提高。5.用Avrami方程研究复合材料的等温结晶动力学结果表明,纯PA6晶体主要是以二维和三维并存的方式生长,含0.5wt%改性GO/PA6复合材料的Avrami指数分别在1.38~1.50(KH550改性)和1.20~1.47(TDI改性)之间,说明复合材料的结晶过程可能存在较多的异相成核和二次结晶。6.与PA6相比,GO/PA6复合材料和改性GO/PA6复合材料的XRD谱图峰位都没明显变化,但是两个峰的衍射强度发生了变化:随着GO含量的增加,复合材料在24°左右的衍射峰强度逐渐增强,在20.1°处的峰强度有所减弱,说明GO的加入使PA6的晶体生长方式发生了一定程度变化,与等温结晶研究结果一致。7.力学和导热性能测试结果表明,适量的GO与改性GO的加入,对于提升复合材料的拉伸强度和导热系数有利,即能改善复合材料的强度和导热性。