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1、------------------------------------------------------------------------------------------------多壁碳纳米管在尼龙6基体中的异相成核作用_颜婧 第29卷第2期 2013年2月高分子材料科学与工程POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGVol.29,No.2Feb.2013多壁碳纳米管在尼龙6基体中的异相成核作用颜 婧,黄世琳,刘正英,尹朝露,杨鸣波(四川大学高分子科学与工程学院,高分子材料工程国家重点实验室,四川成都610065
2、)摘要:用柔和混合法制备尼龙6/多壁碳纳米管(PA6/MWNTs)复合材料,纳米粒子的良好分散使复合材料出现熔融双峰现象。采用调幅式差示扫描量热仪(MDSC)研究了熔融双峰产生的原因和降温速率、MWNT含量对复合材料熔融行为的影响。结果表明,降温过程中,良好分散的MWNTs在基体中既起显著的异相成核作用,促进基体结晶,又限制了分子链排入晶格,抑制了晶体的生长,导致熔融双峰的出现。同时,降温速率越快,基体结晶时间越短,使低温熔融峰向低温偏移。MWNTs含量增加,异相成核作用越明显,形成的晶体越完善,使低温熔融峰向高温偏移。关键词:多壁碳纳米管;尼龙6;调幅式
3、差示扫描量热仪;异相成核作用;熔融双峰中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000-7555(2013)02-0082-05——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------ 结晶性聚合物在特定条件下熔融时表现出的多重熔融行为是结晶性聚合物结晶形态的反映。近些年来,有关尼龙6(PA6)熔融行为的研究表明PA6受其结构、分子量、热历
4、史及填料等因素的影响呈现多重熔融行为,内容涉及不同晶型、不同完善程度和不同晶粒尺寸结晶的熔融,以及不同晶型组合和再结晶后的熔融过程[1～3]。Weng等[3]研究认为尼龙6/石墨纳米复合材料体系的多重熔融行为与二次结晶有关。林志勇等[2]指出高含量炭纤维/尼龙6体系的三重峰与尼龙6的晶型有关。近年来,无机纳米粒子改性尼龙6的研究受到人们关注[4]管(MWNTs):外径为8nm～15nm,长度约50μm,纯度>95%,中国科学院成都有机化学有限公司。1.2 试样制备采用柔和混合法制备一系列低填料含量、具有良好分散性的PA6/MWNTs复合材料,具体方法
5、详见文献[5]。挤出样条用水淬冷,用DSC和MDSC消除试样热历史后再用以DSC和MDSC测试。此外,压制挤出样条,制备X射线衍射(XRD)试样,用水淬冷,再用程序控温装置消除热历史,用于XRD测试。1.3 测试与表征1.3.1 XRD:通过压制挤出样条制备X射线衍射(XRD)试样,压制条件为240℃、10MPa下压制5min,通冷却水快速冷却制备淬冷试样;再把试样在程序控温装置中以10℃/min的速率从240℃降温至室温,获得10℃/min降温的试样。采用荷兰飞利浦公司的X'PertPro型XRD仪对分别经过淬冷和10℃/min降温的PA6/MW
6、NTs(0.07%)复合材——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------料和纯PA6试样进行测试,扫描范围3°～50°,铜靶,加速电压50kV。1.3.2 DSC:采用美国TA公司Q20型DSC仪对挤出样条进行测试。氮气的保护下以10℃/min的速率从80℃升温至260℃,平衡2min以消除热历史,再以10℃/min的速率降温至80℃,随
7、即以同种速率再。在前期研究中发现,低含量、良好分散的多壁碳纳米管(MWNTs)填充PA6会诱导PA6出现非晶型改变的熔融双峰结构[5]。Phang等[6]在研究尼龙6/多壁碳纳米管(PA6/MWNTs)体系时发现熔融双峰的产生与退火有关,但并未进一步说明产生原因。为此,本文通过差示扫描量热法(DSC)系统地研究PA6/MWNT的多重熔融行为以及其影响因素,并通过调制差示扫描量热法(MDCS)研究其形成机理。1 实验部分1.1 主要材料尼龙6(PA6):M2800,熔体流动速率4.58g/10min,广东新会美达锦纶股份有限公司;多壁碳纳米收稿日期:2012
8、-07-27基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(5110308
