工程力學(xué)畢業(yè)論文尼龍6性能及其分子量對力學(xué)強度影響(編輯修改稿)
2025-09-05 09:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 勻分散于聚合物基體中,從而實現(xiàn)聚合物與無機層狀材料在納米尺度上的復(fù)合。根據(jù)插層形式的不同,插層復(fù)合法可分為下列三種。(1) 插層聚合法 該法首先使單體進入層狀無機物片層間,然后在適當(dāng)?shù)臈l件下使單體原位聚合形成高分子材料。喬放【4】利用該法制備了PA6 M/ MT納米復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,當(dāng)MMT質(zhì)量分數(shù)僅為5%時,納米復(fù)合材料的熱變形溫度由純PA6的65e提高到152e,拉伸強度也由純PA6的68. 6MPa提高到97. 2 MPa。余鼎聲【5】等采用原位聚合法在260e下合成了PA6 /粘土復(fù)合物,透射電子顯微鏡(TEM)分析表明,其局部區(qū)域粘土晶層結(jié)構(gòu)發(fā)生分離,形成厚度約為1 nm、長度為幾百到幾千納米的片層。他們還采用陰離子原位聚合法制備了PA6 M/ MT混雜復(fù)合材料。廣角X射線衍射(WAXD)測試表明,混雜材料中改性MMT的晶片層間距進一步擴大,而未改性MMT熔融反應(yīng)產(chǎn)物中MMT晶層幾乎沒有變化,說明混雜材料中單體已嵌入MMT層間并達到納米水平的分散,通過TEM觀察也支持這個結(jié)論。天然鱗片石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性,它與MMT一樣呈層狀結(jié)構(gòu)。歐玉春等【6】、通過己內(nèi)酰胺單體的插層和原位聚合法制備了PA6 /石墨納米復(fù)合材料,其室溫導(dǎo)電滲濾閾值為U*=0. 75% (體積分數(shù)),遠遠低于常規(guī)導(dǎo)電粒子填充的聚合物基復(fù)合材料。當(dāng)石墨體積分數(shù)為2. 0%時,室溫電導(dǎo)率可達1@104S /cm。TEM研究表明,石墨經(jīng)高溫膨脹后其片層被剝離,導(dǎo)片狀石墨粒子具有很大的徑厚比,其片層厚度經(jīng)原位插層聚合進一步被剝離為幾十納米,使得石墨粒子能均勻分散在PA6基體中,因而具有低滲濾閾值和高導(dǎo)電性能。(2)溶液或乳液插層 該法是將聚合物溶液或乳液直接嵌入層狀無機物層間以形成納米復(fù)合材料。經(jīng)常用于聚烯烴和環(huán)氧樹脂等體系。如陳曉梅等[5]采用溶液插層法制備了聚丙烯/石墨導(dǎo)電納米復(fù)合材料,而在PA6體系中則較少見。(3)熔體插層 該法是將聚合物在熔融狀態(tài)直接插層于層狀無機物層間來制備納米復(fù)合材料。劉立敏等【7】通過熔體插層成功地制備了PA6 M/ MT納米復(fù)合材料,并利用DSC研究了納米復(fù)合材料的等溫結(jié)晶行為結(jié)果表明,加入少量的MMT可明顯提高PA6的結(jié)晶速率,降低球晶徑向生長的單位面積表面自由能?！?】等將高度溶脹和輕微溶脹的MMT與PA6進行熔融擠出造粒,并采用注塑分別制備了插層型和剝離型的納米復(fù)合材料。利用小角X射線散射(SAXS)詳細研究了MMT片層及PA6晶片的取向。結(jié)果表明MMT片層及PA6晶片的取向?qū){米復(fù)合材料的力學(xué)性能有很大的影響。插層劑對復(fù)合材料的性能影響【9】原料：尼龍6，通用級B101，南京德爾隆塑料合金有限公司；有機化蒙脫土，Cloisite174。25A，插層劑為二甲基氫化油脂基(2乙基)己基季銨鹽，d001=，美國南方粘土產(chǎn)品公司；有機化蒙脫土，Cloisite174。93A，插層劑為甲基二氫化油脂基銨鹽，d001=，美國南方粘土產(chǎn)品公司；有機化蒙脫土，Cloisite174。30B，插層劑為甲基油脂基二(2羥基)乙基季銨鹽，d001=，美國南方粘土產(chǎn)品公司；抗氧劑，Irganox 1010，瑞士Ciba專業(yè)化學(xué)品公司；助抗氧劑，Ultranox 626，美國Crompton公司。（HDT），如圖2所示?！?1】圖2 尼龍6及其復(fù)合材料的熱變形溫度注：nylon625A是添加了Cloisite174。25A的尼龍6納米復(fù)合材料；nylon693A是添加了Cloisite174。93A的尼龍6納米復(fù)合材料；nylon630B是添加了Cloisite174。30B的尼龍6納米復(fù)合材料。由圖1可以看出，與純尼龍6相比，3種復(fù)合材料的HDT均有顯著提高，其中，nylon25A提高了53%，nylon693A提高了55%，nylon30B提高了62%。HDT的提高源于蒙脫土片層與尼龍6基體間強的界面作用，這種界面作用限制了尼龍6鏈段的熱運動。2．力學(xué)性能 圖3【12】是尼龍6及其復(fù)合材料的屈服強度。圖３是尼龍6及其復(fù)合材料的屈服強度。由圖3可以看出，與純尼龍6相比，nylon25A提高了14%，nylon693A提高了14%，nylon30B提高了12%。圖４【13】是尼龍6及其復(fù)合材料的彎曲強度。由圖4可以看出，與純尼龍6相比，nylon25A提高了55%，nylon693A提高了51%，nylon30B提高了58%。不同分子量尼龍6的力學(xué)性能熔融復(fù)合的納米復(fù)合材料的TEM照片，％（重量）蒙脫石（a）高分子量，（b）中分子量，c 低分子【14】 注：以上左圖為不同分子量尼龍6/蒙脫石復(fù)合材料的彈
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