工程力學畢業(yè)論文尼龍6性能及其分子量對力學強度影響(編輯修改稿)
2025-09-05 09:32 本頁面
【文章內容簡介】 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合。根據(jù)插層形式的不同,插層復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?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納米復合材料。研究結果表明,當MMT質量分數(shù)僅為5%時,納米復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)域粘土晶層結構發(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熔融反應產物中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觀察也支持這個結論。天然鱗片石墨具有優(yōu)良的導電性,它與MMT一樣呈層狀結構。歐玉春等【6】、通過己內酰胺單體的插層和原位聚合法制備了PA6 /石墨納米復合材料,其室溫導電滲濾閾值為U*=0. 75% (體積分數(shù)),遠遠低于常規(guī)導電粒子填充的聚合物基復合材料。當石墨體積分數(shù)為2. 0%時,室溫電導率可達1@104S /cm。TEM研究表明,石墨經高溫膨脹后其片層被剝離,導片狀石墨粒子具有很大的徑厚比,其片層厚度經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合材料。經常用于聚烯烴和環(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/石墨導電納米復合材料,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納米復合材料,并利用DSC研究了納米復合材料的等溫結晶行為結果表明,加入少量的MMT可明顯提高PA6的結晶速率,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。結果表明MMT片層及PA6晶片的取向對納米復合材料的力學性能有很大的影響。插層劑對復合材料的性能影響【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=，美國南方粘土產品公司；抗氧劑，Irganox 1010，瑞士Ciba專業(yè)化學品公司；助抗氧劑，Ultranox 626，美國Crompton公司。（HDT），如圖2所示?！?1】圖2 尼龍6及其復合材料的熱變形溫度注：nylon625A是添加了Cloisite174。25A的尼龍6納米復合材料；nylon693A是添加了Cloisite174。93A的尼龍6納米復合材料；nylon630B是添加了Cloisite174。30B的尼龍6納米復合材料。由圖1可以看出，與純尼龍6相比，3種復合材料的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．力學性能 圖3【12】是尼龍6及其復合材料的屈服強度。圖３是尼龍6及其復合材料的屈服強度。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的力學性能熔融復合的納米復合材料的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/蒙脫石復合材料的彈
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