工程塑料-蒙脫土納米復合材料的制備、結構與性能研究.pdf

1、該文以尼龍-1010和聚對苯二甲酸丙二醇酯為基體,采用不同方法制備了它們與蒙脫土的納米復合材料.采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析(TGA)、差示掃描量熱儀(DSC)和萬能拉力機等設備對制備所得的復合材料進行分析測試.使用同向雙螺桿擠出機采用熔融插層法成功制備了尼龍-1010/蒙脫土納米復合材料.XRD和TEM結果表明所制備的尼龍-1010/蒙脫土納米復合材料具有剝離型或插層型結構.納

2、米復合材料的力學性能,包括拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度和彎曲模量,都優(yōu)于純尼龍-1010.由于蒙脫土納米片層的優(yōu)良的阻隔性能,納米復合材料在空氣中的熱穩(wěn)定性和阻燃性能極大提高.蒙脫土的剛性使得尼龍-1010/蒙脫土納米復合材料的儲能模量升高.同時,由于蒙脫土片層對尼龍-1010分子鏈具有較強的束縛作用導致尼龍-1010的玻璃化轉變溫度升高.采用等溫和非等溫結晶動力學對比分析了蒙脫土加入前后尼龍-1010基體結晶性能的變化.結晶動力學數(shù)據

3、顯示,分散在尼龍-1010基體中的納米尺寸的蒙脫土片層提高了基體的結晶能力,起到異相成核劑的作用.針對尼龍-1010/蒙脫土納米復合材料沖擊韌性較差的缺點,我們選取了耐候性較好的馬來酸酐接枝飽和聚烯烴彈性體(POE-g-MAH)對納米復合材料進行了增韌改性研究.SEM分析表明,由于POE-g-MAH所含的馬來酸酐基團可以與尼龍-1010的端氨基發(fā)生化學反應,改善了兩者的相容性.POE-g-MAH能夠形成尺寸很小的相疇均勻分散在尼龍-10

4、10/蒙脫土納米復合材料基體中,起到了很好的增韌作用.當POE-g-MAH含量高于15 wt﹪時,納米復合材料具有很好的常溫和低溫沖擊性能.選用三種有機改性蒙脫土,采用熔融插層法制備了聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)/蒙脫土納米復合材料.結果表明,不同種類的蒙脫土與PTT基體間的相互作用不同,導致所得納米復合材料的不同形態(tài):插層型或剝離型,進而影響材料的力學性能、熱穩(wěn)定性等方面.但是無論哪種蒙脫土的加入都改善了PTT基體的力學性能、熱穩(wěn)定

5、性和動態(tài)儲能模量.等溫和非等溫結晶動力學分析表明,分散在PTT基體中的納米蒙脫土片層對PTT同樣具有異相成核的作用.偏光顯微鏡的觀察結果顯示,蒙脫土的加入細化了球晶尺寸,進一步證明了蒙脫土的異相成核劑作用.采用原位聚合法合成了PTT/蒙脫土納米復合材料.聚合釋放的熱量沒有促使蒙脫土片層完全剝離在PTT基體中,當蒙脫土含量超過1 wt﹪時,納米復合材料主要形成部分剝離結構.與純PTT相比,蒙脫土的加入提高了PTT基體的拉伸強度、熱穩(wěn)定性和