魏珊珊[1]2003年在《尼龙6/SiO_2纳米复合材料的制备、结构及性能研究》文中认为将正硅酸乙酯的水解液和己内酰胺混合，进行正硅酸的缩合和予凝胶化，同时原位聚合己内酰胺得到尼龙6／SiO_2纳米复合材料。复合材料中SiO_2的粒径小于100纳米，粒子分布均匀，粒径分布窄。对材料的结构及力学性能、动态力学性能、流变行为和吸水率等进行了研究。对结晶行为的研究结果表明：复合材料中存在α和γ两种晶型；当体系中纳米SiO_2含量超过一定值时，复合材料的DSC降温曲线出现两个独立的结晶峰；用Jeziorny法分别求出纯尼龙6和复合材料(1.4％SiO_2)的结晶速率和Avrami指数n，结果表明前者的结晶速率大于后者，指数n则小于后者。按Kissinger方法算出二者的结晶活化能分别为199.5和294.6kJ／mol。说明在复合体系中纳米SiO_2粒子起了成核剂的作用，但由于纳米SiO_2和尼龙6分子链之间存在很强的相互作用，分子链迁移受阻，使结晶活化能提高，结晶速率降低且结晶形态发生变化。动态力学热分析表明，加入纳米SiO_2后，尼龙6的玻璃化温度提高，SiO_2含量为3.6％和5.3％时，尼龙6的β转变峰消失；储能模量E′提高。这也表明纳米SiO_2和分子链之间存在着很强的相互作用。与自制纯尼龙6相比，当纳米SiO_2的含量为3.6％(wt％)时力学综合性能最优，拉伸强度提高18％；断裂伸长率提高35％；U型缺口冲击强度提高13％；弹性模量提高19％。随着纳米SiO_2含量的增加，复合材料的拉伸强度、冲击强度和成型收缩率呈现出先增加后减小的趋势；而压缩模量、压缩强度和压缩屈服强度则随之单调增加。对流变行为的研究结果表明，纳米复合材料为假塑性流体；在相同的温度下随着纳米SiO_2的增加，复合材料的表观粘度先增加后降低；其非牛指数比纯尼龙6高。随着纳米SiO_2含量增加，复合材料的流动活化能先增加后降低。这些主要是由于纳米SiO_2使复合材料熔体内的作用力变得复杂以及纳米SiO_2在熔体中的运动造成的。魏珊珊:尼龙6/ 510:纳米复合材料的制备、结构及性能研究湘潭大学高分子化学与物理硕士论文 对复合材料吸水率、耐磨性的研究结果表明，随着纳米5102含量增加，复合材料的吸水率单调降低，耐磨性单调提高。再一次说明纳米5102和尼龙6高分子链之间的强的相互作用，同时也存在着纳米5102的体积填充效应。
方秀苇[2]2008年在《原位表面修饰的纳米SiO_2/尼龙1010复合材料的制备及性能研究》文中指出本文针对纳米SiO_2在尼龙基体中分散性问题,用两种不同型号的原位表面修饰的纳米SiO_2作为填料,采用熔融共混法和原位聚合法分别制备出尼龙1010纳米复合材料,并用原位聚合法制备了MC尼龙6纳米复合材料。对制备的几种复合材料的力学性能进行了测试和分析;探讨和推测了不同表面改性的纳米SiO_2和尼龙基体之间的作用机理;表征了纳米粒子在基体中的分散情况;同时侧重对熔融共混法制备的复合材料的微观结构及结晶熔融行为与热性能进行了详细的分析,阐明了纳米SiO_2的不同表面修饰层对复合材料结构和性能的影响。主要研究结果如下:1.在熔融共混过程中,RNS纳米颗粒的添加有助于提高尼龙1010的拉伸强度、弹性模量、缺口冲击强度和断裂伸长率,很好地改善尼龙1010的力学性能,在一定的用量范围内时,对尼龙1010具有增强和增韧的双重效果;而DNS纳米颗粒的添加则能够提高基体材料的缺口冲击强度、弹性模量和断裂伸长率,但会降低材料的拉伸强度。而经过原位聚合法制得的尼龙1010复合材料,无论是RNS型还是DNS型纳米复合材料,它们的韧性和刚性都会得到进一步增强,但拉伸强度则变化不大。2.为了研究纳米SiO_2与尼龙1010基体之间的界面相互作用,我们对不同类型纳米复合材料进行了抽提处理,并对抽提产物进行了FTIR表征。结果显示:在熔融共混过程中,RNS表面的有机官能团能够与尼龙1010基体发生反应,形成一种基于共价键和氢键连接的界面层结构。而DNS不能与尼龙1010基体发生反应,二者仅通过少量的氢键以及物理吸附和链段缠绕发生作用。在纳米复合材料热稳定性的研究中,DNS和RNS对纳米复合材料热稳定性的影响基本相同,均可提高复合材料的热稳定性,只是RNS的影响要大于DNS,这种差异主要源于纳米颗粒与基体之间不同的界面相互作用。3.在熔融共混过程中DNS和RNS纳米颗粒的添加对尼龙1010基体的熔融和结晶行为有不同的影响。RNS的加入提高了纳米复合材料的熔融温度,降低了复合材料的结晶温度,对尼龙1010的结晶有一定的促进作用,使复合材料的结晶度提高;而DNS则使纳米复合材料的熔融温度降低,结晶温度稍有提高,结晶度稍有降低。在晶体结构方面,DNS和RNS纳米颗粒的加入对尼龙1010基体的结晶形态几乎没有影响。4.对原位聚合法制备的尼龙1010复合材料进行了SEM、XRD、DSC表征,说明两种型号的纳米SiO_2在尼龙中均能分散均匀;纳米二氧化硅的原位加入改变了尼龙1010的晶型,有利于α晶的形成,而不利于γ晶的生成;复合材料的熔融温度比未改性的纯尼龙1010提高了4～5 OC左右,这可能与它的结晶形态发生了变化有关;同时使尼龙1010的结晶温度有很大的提高,比纯尼龙1010大约提高了5～8 OC,表明纳米SiO_2的加入作为异相成核点,对尼龙1010的结晶有一定的促进作用,使得结晶过程在较高温度就能进行,说明原位加入纳米SiO_2对材料的熔融结晶行为影响较大。5.原位聚合法制备了MC尼龙6/纳米SiO_2复合材料,在本实验条件下,当加入量少时,纳米SiO_2基本不影响ε-已内酰胺的聚合,因纳米粒子表面修饰层和己内酰胺之间存在氢键作用,与己内酰胺钠之间则存在化学键作用,因此可以实现纳米粒子在体系中的均匀分散,同时与基体MC尼龙6之间存在一定的界面粘结力,使复合材料可以承受更大拉力或冲击载荷,因而对MC尼龙具有增强、增韧的双重效果。MC尼龙6及其原位纳米复合材料均呈现典型尼龙6的α晶型衍射峰,说明纳米SiO_2的加入没有改变尼龙6的晶型。在纳米复合材料热稳定性的研究中,DNS和RNS均可大大提高复合材料的热稳定性,只是RNS的影响要大于DNS,这种差异主要源于纳米颗粒与基体之间不同的界面相互作用。
何健[3]2012年在《原位聚合制备尼龙6/纳米SiO_2复合材料及其性能研究》文中认为本文采用原位聚合的方法，制备了由不同表面官能团修饰的纳米SiO_2填充的尼龙6/纳米SiO_2复合材料。表征了纳米复合材料的界面结构，分析了其相应的力学性能和摩擦学性能，并初步探索了炭黑及纳米SiO_2填充尼龙6复合材料的抗静电性能。结果表明，纳米SiO_2表面所修饰的活性官能团以化学键作用与PA6分子链相结合，形成较强的界面相互作用，从而对纳米复合材料的力学性能，摩擦学性能产生一定的影响。本论文的主要研究内容如下：1、利用TEM、IR、TG及XPS手段对PA6纳米SiO_2复合材料进行了分析，在尼龙6的聚合过程中，纳米SiO_2表面不同的活性官能团均能够与PA6分子链相结合，使得纳米SiO_2以化学键的方式接枝于PA6分子链中，两相间产生较强的界面结合力；同时纳米SiO_2表面含有多个官能团，可以接枝多个尼龙6分子链，从而在复合材料体相中，局部形成网状交联结构，进而影响纳米复合材料的性能。但是RNS-A和RNS-E两种型号纳米SiO_2，表面含有不同的活性基团，导致其在PA6基体中所形成的网状交联结构有所不同。2、对PA6纳米复合材料的力学性能进行分析。结果表明RNS-A型纳米SiO_2能够显着提高PA6纳米复合材料的拉伸强度和冲击韧性，在RNS-A质量分数为0.5%时拉伸强度达到最大，比纯PA6的强度提高约54%；在RNS-A质量分数为0.3%时缺口冲击强度达最大，且比纯PA6的提高约55%。RNS-E型纳米SiO_2对PA6能起到增强的作用，而没有达到增韧的效果。在RNS-E质量分数为0.3%时拉伸强度达到最大，比纯PA6的提高约47.5%。3、利用环块磨损试验机对PA6及其纳米复合材料的摩擦学性能进行分析，并用扫描电镜对复合材料磨损表面进行观察，发现随RNS-A和RNS-E型纳米SiO_2含量的增大，复合材料摩擦系数呈增大趋势；同时一定含量的纳米SiO_2可以降低复合材料的磨损量。随着实验载荷的增大，PA6及PA6纳米复合材料的摩擦系数呈降低趋势，而磨损量呈增大趋势。而随着实验速度的增大，PA6及PA6纳米复合材料的摩擦系数和磨损量均呈增大的趋势。4、在PA6中加入炭黑或炭黑和纳米SiO_2后，复合材料的体积电阻率有所下降。但是炭黑的加入，降低了PA6的力学性能，而同时加入纳米SiO_2后可以保持PA6复合材料的力学性能。另外，炭黑和纳米SiO_2的加入，增大了PA6的摩擦系数，而磨损量有所降低；随着实验载荷的增大，复合材料的摩擦系数降低而磨损量增大。
张拉拉[4]2010年在《尼龙6/SiO_2-COOH和尼龙6/EBS/SiO_2-COOH复合材料的制备及性能研究》文中认为尼龙6（PA6）的韧性、低摩擦系数和良好的耐磨性使得它在许多应用领域中取代金属和橡胶。然而，由于通常的尼龙6为线性结构，虽然力学性能较好，但是流动起来链锻之间会发生缠结作用，导致其流动性差，限制了它在小的或薄的部件或是精密的模塑制品中的应用。因此，开发高流动性的尼龙6，同时保持尼龙6原有的力学性能不下降具有十分重要的意义。本论文针对上述存在的问题，向体系中加入羧基化纳米二氧化硅纳米粒子（SiO_2-COOH），使得粒子表面的羧基能和尼龙6的端氨基发生缩合反应，增加纳米粒子与尼龙6基体的相容性，提高尼龙6的机械性能。在此基础上，乙撑双硬脂酰胺（EBS）作为一种增塑剂加入到尼龙6基体中，EBS在一定范围内，可以提高尼龙6的流动性，同时会保持其原有的力学性能。因此，我们把EBS和SiO_2-COOH同时加入到尼龙6基体中，希望流动性能和力学性能同时增加。本工作是通过己内酰胺的原位聚合制备了尼龙6/羧基化纳米二氧化硅（SiO_2-COOH）纳米复合材料，目的是通过SiO_2-COOH纳米粒子和尼龙6界面相互作用研究SiO_2-COOH对尼龙6性能的影响。为了进行对比，纯尼龙6，尼龙6/SiO_2(未改性的)和尼龙6/氨基化纳米二氧化硅（SiO_2-NH2）也用同种方法制备了。利用红外光谱来表征SiO_2-COOH和尼龙6/SiO_2-COOH的结构，热重分析（TGA）结果显示，尼龙6/SiO_2-COOH纳米复合材料在5%失重时的分解温度比纯尼龙6更高。差示扫描量热分析仪（DSC）显示，尼龙6/SiO_2-COOH纳米复合材料的熔点，结晶温度和结晶度都要比纯尼龙6的低。纳米复合材料的力学性能测试结果显示，当加入SiO_2-COOH到尼龙6基体中时，尼龙6/SiO_2-COOH纳米复合材料具有更好的力学性能比纯尼龙6，尼龙6/SiO_2和尼龙6/SiO_2-NH2。采用扫描电镜（SEM）观察了SiO_2，SiO_2-NH2和SiO_2-COOH纳米粒子在尼龙6基体中的形貌。采用原位聚合的方法制备了尼龙6/EBS/SiO_2-COOH复合材料，为了进行对比，纯尼龙6和尼龙6/EBS复合材料也用同种方法制备得到了。当加入低含量的EBS和SiO_2-COOH到体系中时，尼龙6/EBS/SiO_2-COOH复合材料的熔融指数提高了50-80%比纯尼龙6。力学性能测试结果显示，尼龙6/EBS/SiO_2-COOH复合材料的拉伸强度基本没有下降比纯尼龙6的，弯曲强度下降了17-21%，而缺口冲击强度大大提高了。扫描电镜观察了尼龙6/EBS/SiO_2-COOH复合材料经缺口冲击测试后的断面形貌。差示扫描量热分析（DSC）结果表明，尼龙6/EBS/SiO_2-COOH复合材料的熔点，结晶度和结晶温度比纯尼龙6的都要低。
张云升[5]2011年在《尼龙11/白炭黑纳米复合材料的原位制备、结构及性能研究》文中认为尼龙11（PA11）是一种具有优异综合性能的工程塑料，其突出性能主要是吸水率低和低温冲击强度高，广泛应用于汽车输油管道和煤气工程等方面，随着对低成本及高力学性能要求的日趋提高，单一的PA11树脂已不能完全满足各行业的需求。纳米粒子具有很多新的特性，利用它对高分子进行改性，可以得到具有特殊性能的高分子材料或使高分子材料的性能更加优异。所以，我们选择白炭黑、蒙脱土两种无机纳米材料作为填充材料，利用原位聚合反应制备PA11/白炭黑和尼龙611/蒙脱土纳米复合材料。论文第一部分以廉价的水玻璃为原料，采用硫酸液相沉淀法制备白炭黑。系统研究了制备过程中水玻璃浓度、反应温度、搅拌速度、H2S04浓度、分散剂Na2S04用量、溶剂洗涤等因素对白炭黑制各及性质的影响，优化制备方案，并对优化方案下的白炭黑的结构、粒径、表观物理性质进行了表征。然后以11-氨基十一酸和湿态白炭黑为主要原料，通过原位聚合的方法制备出了PA11/白炭黑纳米复合材料，采用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、热失重分析仪(TGA)、毛细管流变仪、差示扫描量热仪（DSC）和偏光显微镜（POM）等对PA11/白炭黑纳米复合材料的形态结构、热稳定性、流变性能、结晶性能、力学性能和阻隔性能等方面进行了研究。取得的主要研究成果如下：1．在白炭黑纯溶液体系中加入表面活性剂PEG6000，控制其发生沉淀反应的微环境，使得生成的沉淀颗粒被包裹起来，保持颗粒的分散性，有效地降低了颗粒的团聚。PEG6000用量为2%时，产品一次粒径为20～45nm。2．采用“一步”法即在沉淀反应后期直接往溶液中加入硅烷偶联剂KH570，改变纳米白炭黑表面极性，使其由亲水性转变为疏水性，从而具有与非极性的基体材料更好的相容性。试验中发现在改性剂用量为2％、改性反应时间为1.5h、溶液pH值为4.76时，改性效果最好，此时产品的活化指数为100％，一次粒径为20～45nm。经XRD分析可以看出，加入PEG6000、KH570后对产品晶型没有影响，产品还是无定形的非晶体结构。FT-IR、TG等表征进一步表明表面活性剂PEG6000和硅烷偶联剂KH570是通过化学键键合到白炭黑表面，而不是简单的物理吸附；TEM电镜照片显示经PEG6000及KH570改性后，产品的团聚现象明显改善，改性效果明显。3．由油包水法制备的白炭黑粒径小且分布比较窄，在原位聚合过程中均匀分散于PA11基体中，并且与PA11间存在较强的相互作用；随着白炭黑含量的增加PA11的特性粘度逐渐减小，初始失重温度逐渐提高；白炭黑的加入有助于提高PA11纳米复合材料的拉伸强度和弯曲强度、热稳定性和阻隔性能，但降低了纳米复合材料的断裂伸长率和冲击强度。4．利用毛细管流变仪研究了尼龙11/白炭黑纳米复合材料的流变性能。研究表明PA11及其纳米复合材料均为假塑性流体，表现为切力变稀现象，且非牛顿指数随白炭黑含量的增加而增大；当剪切速率恒定时，除白炭黑含量为5wt%的纳米复合材料的表观粘度略高于纯尼龙11之外，其他纳米复合材料的表观粘度均低于纯尼龙11；PA11及其纳米复合材料的粘流活化能随剪切应力的增大而降低，说明在恒定剪切应力下其可在较宽的温度范围内加工、成型。5．采用DSC研究了尼龙11/白炭黑纳米复合材料的结晶过程及熔融行为。研究结果表明，白炭黑在纳米复合材料中起到了异相成核的作用，Avrami方程能很好的描述PA11及其纳米复合材料的等温结晶动力学过程，而经过Jeziorny修正过的Avrami方程及Mo法则能很好地描述非等温结晶动力学过程；利用Hoffman-Weeks公式和Hoffmann-Lauritzen理论求得了复合材料的平衡熔点和非等温过程的结晶活化能。论文第二部分以11-氨基十一酸、尼龙6预聚体和蒙脱土为原料，用原位聚合的方法制备出了尼龙611/MMT纳米复合材料，采用SEM、FTIR、TGA等并对其结构、特性粘度、形态、阻隔性能及热稳定性等方面进行了研究。主要研究成果如下：1.当蒙脱土含量较低时，复合材料形成了剥离结构，蒙脱土片层无规分散于聚合物基体中，而当蒙脱土含量较高时形成了插层结构。同时，研究还表明蒙脱土片层与尼龙分子链之间有较强的相互作用力。2.由于蒙脱土的限制作用，尼龙611/蒙脱土纳米复合材料粘均相对分子质量随着蒙脱土含量的增加逐渐下降。3.随着蒙脱土含量的增加，拉伸强度和断裂伸长率均呈现先增加后降低，而拉伸模量随着蒙脱土含量的增加而增大；尼龙611及其复合材料的冲击强度略有下降。5.蒙脱土的加入提高了材料的阻隔性能，较之于尼龙611，复合材料的吸水率、吸油值均随蒙脱土含量的增加大幅下降，分别下降了2倍和2.5倍；同时初始失重温度提高了10℃。
李德亮[6]2009年在《修饰纳米SiO_2的表面功能团测定及在尼龙6中的应用》文中研究指明γ-氨丙基叁乙氧基硅烷(APS)表面修饰的纳米二氧化硅(AMNS)和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基叁甲氧基硅烷(GPS)表面修饰的纳米二氧化硅(GMNS)作为催化剂和新材料在生命科学、分析化学、光学等领域具有广阔的应用前景。目前其相关的制备技术研究正步入全面的工艺完善阶段,应用研究也已经开始受到关注。然而,目前针对AMNS和GMNS的应用研究大多还处于经验探索阶段,其主要原因是对AMNS和GMNS表面的功能团(即氨基和环氧基)的存在浓度及形态缺乏了解,其中功能团的浓度影响是最主要的因素。另外,针对AMNS的应用开发研究亟需进行。据此,本论文主要从叁个方面开展相关研究:一、AMNS表面氨基浓度的测定分别建立了盐酸-乙醇非水滴定法、高氯酸-冰乙酸非水滴定法、分光光度法、循环伏安法(对氨基苯甲酸化学修饰电极法)和凯氏定氮法等测定AMNS表面氨基浓度的方法;系统地研究了各种实验条件对测定结果的影响,探讨了影响测定结果准确度的主要因素;讨论了不同分析方法的优缺点以及导致其测量结果出现差异的主要原因;为该类纳米材料的合成和应用研究建立了分析测试平台。结果表明:所建立的各种分析方法均能用于对AMNS表面氨基进行比较准确的测定。在两种滴定分析法中,在滴定终点附近对样品进行超声振荡处理,有利于缩短滴定过程;在高氯酸-冰乙酸非水滴定法中加入异辛醇作为分散剂,可以改善体系的互溶性,降低体系的冰点,拓宽体系的应用范围;分光光度法灵敏度高,pH值是影响其测定结果的重要因素;化学修饰电极法较好地避免了纳米颗粒的吸附和光反射等对测定结果的影响,使测定结果更加准确;凯氏定氮法相应的测量结果较高,其原因在于采用凯氏定氮法测定的是AMNS中的总氮,而采用其他分析方法测定的是AMNS中氨基氮。二、GMNS表面环氧基浓度的测定分别建立了盐酸-丁酮滴定法、高氯酸-冰乙酸非水滴定法、紫外分光光度法、荧光分光光度法、示波极谱法和电位滴定分析法(聚对硝基苯胺化学修饰电极法)等测定GPS的浓度及GMNS表面环氧基浓度的方法。详细研究了各种实验条件对测定结果的影响及影响测定结果准确度的主要因素,分析了不同分析方法的特点和使用范围,为该类纳米材料的合成和应用研究建立了分析测试平台。研究结果表明:利用所建立的各种分析方法均能实现对GMNS表面环氧基官能团浓度的准确分析,且不同分析方法所得到的测定结果无明显差异。盐酸-丁酮滴定法、高氯酸-冰乙酸非水滴定法中准确确定终点指示剂颜色的变化是保证分析准确性的最主要因素;紫外分光光度法、荧光分光光度法灵敏度较高;示波极谱法避开了纳米粒子的干扰,测定结果的准确性和重现性较高;电位滴定法在盐酸-丁酮法的基础上,以聚对硝基苯胺修饰电极指示终点,可有效地提高测定结果的准确性。叁、AMNS/尼龙6复合材料的结构和性能研究在准确测定AMNS表面氨基的基础上,分析了熔融共混法制备的AMNS/尼龙6纳米复合材料的结构;建立了不同氨基浓度的AMNS与尼龙6基体界面相互作用的模型;提出了临界氨基浓度概念,确定了在尼龙6中添加AMNS的最佳浓度;探讨了AMNS表面氨基浓度对AMNS/尼龙6纳米复合材料机械性能的影响。探索出了从纳米填充材料表面功能团的浓度去研究其对纳米复合材料性能影响的新途径。结果表明:①AMNS表面的有机官能团能够与尼龙6基体发生反应,形成一种基于共价键和氢键连接的界面层结构;当AMNS表面氨基浓度达到某一临界值时,AMNS颗粒与尼龙6基体之间的相互作用最强,有利于实现复合材料的性能优化。②引入表面含不同浓度氨基的AMNS纳米颗粒都可以提高尼龙6的力学性能;当AMNS颗粒表面氨基浓度为2.86mmol·g-1时,复合材料的综合力学性能最佳,其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度分别提高了19.02%、47.16%、27.11%、38.69%、17.11%。③引入不同氨基浓度的AMNS均使得尼龙6的热稳定性能得到提高,并且复合材料的热稳定性能随着AMNS中氨基浓度的增加而提高;与尼龙6相比,在热重分析中复合材料发生10%失重时的温度随AMNS中氨基浓度的增加而提高6～10℃。④引入表面氨基浓度较高的AMNS作为添加剂有利于促进复合材料中尼龙6基体沿(002)/(202)面的生长;复合材料的结晶温度随着AMNS表面氨基浓度的增加而降低,但尼龙6基体的晶体结构基本保持不变。
徐启杰[7]2014年在《聚酰胺6基纳米复合材料的制备及性能研究》文中研究表明在聚酰胺6聚合反应过程中，直接将纳米材料均匀分散在反应体系中，制备了聚酰胺6基纳米复合材料，并研究纳米材料对聚酰胺6性能的影响。本文的研究内容主要有以下几个方面，利用两种硅烷偶联剂修饰的纳米SiO2作为填料，制备了聚酰胺6/SiO2纳米复合材料，并研究了纳米SiO2表面的功能基团对聚酰胺6性能的影响；以高浓度纳米SiO2母料作为填料，制备了聚酰胺6/SiO2纳米复合材料，研究了纳米SiO2与聚酰胺6的相容性和界面强度；以纳米铜线为填料得到了聚酰胺6/铜线纳米复合材料，研究了纳米铜线对聚酰胺6性能的影响；以氧化铜为填料，通过原位聚合法制备了聚酰胺6/铜纳米复合材料，研究了纳米铜对聚酰胺6力学性能、抗磨减摩性能的影响。研究了纳米SiO2对聚酰胺6性能的影响，发现含有胺基的可反应型纳米SiO2有利于提高聚酰胺6/SiO2纳米复合材料的机械性能，并且，纳米SiO2与聚酰胺6间形成很强的界面效应；而含有烷基碳链的纳米SiO2，由于不能与聚酰胺6分子间形成化学键接作用，因而不能形成强的界面效应，对聚酰胺6材料机械性能的改善效果较不明显。另外，在探讨同时含有氨基和烷基碳链的纳米SiO2对聚酰胺6基体材料性能的影响时，发现随着表面氨基和烷基碳链比例的增加，纳米复合材料的机械强度明显提高。显然，不同表面改性纳米SiO2的加入对材料力学性能产生了不同的影响。主要是因为纳米SiO2表面的氨基基团能够参与聚酰胺6的聚合过程，与聚酰胺6端羧基形成化学键，并通过氢键作用形成一种基于共价键和氢键连接的柔性界面层；而烷基碳链与聚酰胺6分子链之间仅仅是通过少量氢键和分子链段的相互缠绕作用结合，这种弱的相互作用的界面层对于提高复合材料的拉伸强度和弹性模量的效果较小。通过对比纳米SiO2表面的氨基和烷基碳链与聚酰胺6分子链段之间形成的界面层不同，分析两种不同比例的硅烷偶联剂修饰的纳米SiO2对聚酰胺6/SiO2纳米复合材料力学性能的影响。为了提高纳米SiO2在基体材料中的分散性，并减少纳米SiO2粉体对制备过程造成的粉尘污染，制备了高浓度(20%)可反应型纳米SiO2母料，该母料可通过原位聚合和熔融共混的方式制备聚酰胺6/SiO2纳米复合材料。本章节主要探讨高浓度纳米SiO2母料通过原位添加方式制备聚酰胺6/SiO2纳米复合材料，该法能够实现纳米SiO2在聚酰胺6单体己内酰胺中再次分散。另外，纳米SiO2母料的活性基团能够继续参与己内酰胺的聚合过程，从而在纳米SiO2与聚酰胺6基体材料间形成强的化学键合作用，并形成强的界面效应，有利于分散材料受到冲击或拉伸时的外力作用。从热失重分析的结果表明，从所制备的纳米复合材料中提取的纳米SiO2的失重量明显高于从母料中提出的纳米SiO2的失重比，由此也说明纳米SiO2母料参与了己内酰胺的聚合过程，使得聚酰胺6分子链继续增长。透射电子显微镜对抽提的纳米SiO2的观察结果显示，纳米SiO2周围包覆了一层聚酰胺6分子链。这些结果促使了所得到的纳米复合材料的力学性能的提高，同时使得聚酰胺6结晶温度降低，晶体尺寸减小，完整性降低。通过纳米铜线和纳米铜作为填料，改善了聚酰胺6基体材料的机械性能、抗磨减磨性能，以及抗静电性能。由于纳米铜线具有较高的长径比，良好的摩擦学行为，以其为补强填料，通过原位聚合方式制备了聚酰胺6/铜线纳米复合材料，并对所制备材料的力学性能、摩擦性能、结晶性能和热性能进行了测试和分析。结果显示，复合材料在拉伸强度、冲击韧性以及抗磨减磨性能方面均优于纯聚酰胺6，体现了纳米铜线的高强度、高韧性和良好的摩擦学行为。另外，通过透射电子显微镜对聚酰胺6/铜线纳米复合材料切片的观察发现，纳米铜线以离散状态分散于聚酰胺6基体材料中。主要是通过原位聚合的方式制备纳米复合材料避免了纳米铜线的团聚，并且，在聚酰胺6的合成过程中，反应体系始终保持还原性氛围，能够使纳米铜线在高温环境下不被氧化，保持了原生状态。同时，纳米铜线对聚酰胺6的热性能也产生一定的影响，热失重和差热扫描量热仪分析显示，纳米铜线的加入，使得聚酰胺6的分解温度升高，结晶速率降低，晶体结构倾向于形成γ晶型。主要因为纳米铜线在聚酰胺6基体材料中阻碍了分子链段的运动，使得其结晶不完善造成的。利用聚酰胺6合成过程中产生的还原性气氛，通过原位溶液合成法，以氧化铜作为填料，原位制备了聚酰胺6/铜纳米复合材料。该方法简化了纳米复合材料的制备工艺，不需要事先制备纳米铜材料，同时有利于纳米铜在聚酰胺6基体材料中的分散。另外，聚酰胺6的还原性气氛也能够确保所制备的纳米铜不会被氧化，体现纳米铜的纳米特性。通过对复合材料的性能分析显示，纳米铜对聚酰胺6的力学性能没有太多的贡献，且随着纳米铜添含量的增加力学性能逐渐下降。主要是因为在反应过程中，氧化铜还原为纳米铜需要消耗聚酰胺6结构中的端氨基，使之成为肟而不能继续参与聚酰胺6的聚合反应，从而降低了聚酰胺6的分子量，但是其抗磨减磨性能明显优于纯聚酰胺6。另外，聚酰胺6/铜纳米复合材料的电阻可降至108，其抗静电得到很大的提高。为了使所得纳米复合材料的力学性能提高的同时，具有抗磨减磨性能和抗静电性能，探讨了加入还原剂对复合材料性能影响。结果发现，还原剂的加入能够提高或者保持复合材料机械性能的基础上，保持其良好的抗磨减磨性能和抗静电性能。主要原因是氧化铜的还原通过消耗还原剂实现的，进而，避免了聚酰胺6端氨基的消耗，对聚酰胺6的分子链的增长影响较小。
刘玺[8]2010年在《纳米二氧化硅表面引发接枝尼龙6的制备及性能研究》文中研究指明聚合物基有机/无机杂化材料作为新型的先进材料,越来越受到人们的重视。无机材料如蒙脱土、纳米二氧化硅等具有很好的热稳定性和刚性,因此在聚合物基体中掺杂纳米材料能显着增强聚合物的热性能和机械性能。纳米二氧化硅粒子被广泛用于填充改性聚合物以增强、增韧聚合物基体。然而,纳米二氧化硅粒子表面能高,极易发生团聚,使其作为纳米材料的优点不能很好的表现,直接填充到聚合物基体中,很难发挥其作用。故而,要制备尼龙6纳米复合材料,纳米粒子的均匀分散是关键因素。因此,对纳米二氧化硅粒子表面进行改性,使之较好地分散到尼龙6基体中,增强二氧化硅与尼龙6基体的相容性,具有重要意义。本文提出了一种表面接枝法来制备尼龙6纳米复合材料。首先,利用纳米二氧化硅表面的羟基,与一定量的2,4-甲苯二异氰酸酯的对位异氰酸根进行反应,剩余的邻位异氰酸根再通过己内酰胺单体进行封端,制备接枝有己内酰胺单体的纳米二氧化硅,再以此作为活化剂,采用自制的己内酰胺钠为引发剂,于170℃下在纳米二氧化硅表面引发己内酰胺阴离子聚合,制备尼龙6/二氧化硅纳米复合材料。由于酰基化己内酰胺基团的存在有利于己内酰胺阴离子的亲核进攻,反应具有较低的活化能,聚合反应能在较短的时间内完成。作为对比例,我们还利用2,4-甲苯二异氰酸酯作为活化剂,在类似的反应条件下,制备了纯尼龙6和尼龙6/纳米SiO2共混物。作者对实验中合成的活化剂用红外检测方法进行表征,用TGA测定活化剂中纳米二氧化硅表面有机物接枝率,并探讨了异氰酸根与纳米二氧化硅表面羟基的摩尔比,反应温度和催化剂对接枝率的影响,对活化剂的制备工艺进行了优化。接枝聚合物终产品则利用DSC, TGA, SEM以及DMA手段分别表征了复合材料的结晶性能、热性能、动态力学性能和纳米粒子在尼龙6基体中的分散性能。结果表明,纳米二氧化硅的加入对尼龙6的结晶有一定的影响；相对于纯尼龙6和尼龙6/纳米SiO2共混物,本文所制备的纳米二氧化硅接枝尼龙6具有更好的耐热性和刚性；相比于共混物,纳米二氧化硅接枝尼龙6中纳米无机粒子均匀地分散在尼龙6基体中。
李跃文[9]2006年在《几种聚合物基纳米复合材料的制备、结构及性能研究》文中指出我们研究了聚合物／纳米钛合金和聚合物／蒙脱土两类复合材料。第一部分：将导电填料与聚合物复合是制备导电聚合物或改善聚合物抗静电性能的常用方法之一，但微米级的导电填料要在含量较大的情况下，其复合材料才会具有较好的改性效果，高含量的填料对聚合物的其他性能特别是力学性能和加工性能往往会带来不良影响。如能将纳米级的导电填料与聚合物复合，制成纳米复合材料，有可能在填料含量不大的情况下，同时改善聚合物的导电性和其它性能。我们将经有机改性的纳米钛合金乳液与尼龙6、聚丙烯通过熔融共混制得了纳米复合材料，对其结构和性能进行了研究。结果表明，尼龙6／纳米钛合金复合材料中钛合金粉体含量低时，大部分达到了纳米尺度的分散；钛合金粉体与周围尼龙6分子间存在较强的结合；纳米钛合金粉体使尼龙6／纳米钛合金复合材料的拉伸强度、屈服强度和模量增加，但钛合金粉体含量超过2％时，拉伸强度和屈服强度开始下降；随钛合金粉体含量增加，尼龙6／纳米钛合金复合材料的冲击强度、断裂伸长率下降；抗氧剂的加入有利于改善尼龙6／纳米钛合金复合材料的力学性能；经调湿处理后，尼龙6／纳米钛合金复合材料的拉伸强度、屈服强度下降，冲击强度、断裂伸长增加；纳米钛合金的加入有利于PPβ晶型的形成；纳米钛合金对PP复合材料的力学性能有明显的改性效果，在含量适当时，复合材料的拉伸模量、拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均有所增加，其中断裂伸长率和冲击强度的增加尤其显着。第二部分：大量的文献表明，蒙脱土与聚合物构成纳米复合材料对聚合物有多方面的改性效果。熔融共混是制备聚合物／蒙脱土纳米复合材料的常用方法，在共混之前选择合适的插层剂对蒙脱土进行处理是制备性能优异的复合材料的关键之一。我们选择了叁种不同插层剂改性的蒙脱土与尼龙6、尼龙66经熔融共混分别制得了纳米复合材料，对其热性能和力学性能进行了研究。结果表明：复合材料的热变形温度、拉伸模量、屈服强度、弯曲模量和弯曲强度均比相应的纯树脂要高，而断裂伸长率和缺口冲击强度则比相应的纯树脂要低；叁种插层剂中，含羟基的的季铵盐改性效果最好，含两个长链烃基的铵盐改性效果最差；蒙脱土对尼龙6的改性效果明显好于对尼龙66的改性。
唐晓多[10]2002年在《尼龙6纳米复合材料的制备、结构和性能的研究》文中研究指明本文主要研究了纳米SiO_2和蒙脱土的表面改性，并采用原位聚合方法制备了各自的尼龙6复合材料，利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、示差扫描热分析、热失重分析等手段对其结构与性能进行表征。结果表明，纳米SiO_2与醇发生了酯化反应，大大提高了纳米SiO_2的亲油疏水性，从而改善了它的分散性以及与高聚物之间的粘结作用。蒙脱土经过各种处理剂改性之后，层间距有所增大，且辛醇改性的蒙脱土有促进尼龙6的γ晶型生成的作用。两者的复合材料的结构与热性能随着填料的含量而变化，它们的热稳定性较纯尼龙6有很大的提高。
参考文献：
[1]. 尼龙6/SiO_2纳米复合材料的制备、结构及性能研究[D]. 魏珊珊. 湘潭大学. 2003
[2]. 原位表面修饰的纳米SiO_2/尼龙1010复合材料的制备及性能研究[D]. 方秀苇. 河南大学. 2008
[3]. 原位聚合制备尼龙6/纳米SiO_2复合材料及其性能研究[D]. 何健. 河南大学. 2012
[4]. 尼龙6/SiO_2-COOH和尼龙6/EBS/SiO_2-COOH复合材料的制备及性能研究[D]. 张拉拉. 湖南大学. 2010
[5]. 尼龙11/白炭黑纳米复合材料的原位制备、结构及性能研究[D]. 张云升. 中北大学. 2011
[6]. 修饰纳米SiO_2的表面功能团测定及在尼龙6中的应用[D]. 李德亮. 河南大学. 2009
[7]. 聚酰胺6基纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 徐启杰. 河南大学. 2014
[8]. 纳米二氧化硅表面引发接枝尼龙6的制备及性能研究[D]. 刘玺. 湖南大学. 2010
[9]. 几种聚合物基纳米复合材料的制备、结构及性能研究[D]. 李跃文. 湖南师范大学. 2006
[10]. 尼龙6纳米复合材料的制备、结构和性能的研究[D]. 唐晓多. 南京理工大学. 2002
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