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《尼龙_蒙脱土纳米复合材料的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、尼龙11_蒙脱土纳米复合材料的研究李迎春,等:尼龙11/蒙脱土纳米复合材料的研究11尼龙11/蒙脱土纳米复合材料的研究李迎春??胡国胜??朱??华??周应学(华北工学院,太原??030051)????摘要??采用熔体插层法制备了尼龙11/蒙脱土纳米复合材料。研究了纳米蒙脱土对尼龙11力学性能的影响。结果表明,在蒙脱土含量为5%时,尼龙11/蒙脱土纳米复合材料的冲击强度达到最大值,是纯尼龙11冲击强度的2.5倍;随着蒙脱土含量的增加,复合材料的拉伸强度先降低后升高,但变化幅度不大。通过电镜观察冲击断面形态发现,蒙脱土以片状形式均匀分散在尼龙11基体中,受冲击时基体产生了屈服。关键词
2、??尼龙11??纳米蒙脱土??熔体插层??纳米复合材料????尼龙11树脂具有吸水率低、耐油性好、耐低温、耐白蚁、易于加工等优点,是一种高性能的工程塑料,可应用于汽车、军械、电缆、机械、电子电气、体育用品、食品、医用器械等方面[1]。蒙脱土是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土,片层间距为0.96~2.1nm。聚合物通过插层复合的方法进入硅酸盐片层之间,使片层间距增大,在随后的复合过程中蒙脱土剥离为纳米片层均匀分散到聚合物基体中,因而所得到的纳米复合材料具有不同于一般复合材料的物理力学性———————————————————————————————————————————————
3、——————能。将蒙脱土通过插层复合的方法填充到尼龙11基体中,实现蒙脱土和尼龙11在纳米尺度上的复合。由于纳米小尺寸效应和好的界面粘接,可以预期这种复合材料具有优异的力学性能和耐热性,且其阻隔性能及耐候性均有所提高,还能保持尼龙11优良的耐油性。高性能高分子材料是当今材料领域的发展方向,以前重价格、轻性能的思想正在被重优良性能和合理价格的思想所代替,尼龙11及其复合材料符合这一发展观念,成为重要的高分子材料之一。笔者制备了具有优良性能的尼龙11/蒙脱土纳米复合材料,并研究了其力学性能与形态结构。1??实验部分1.1??主要原材料纳米蒙脱土:浙江丰虹粘土化工有限公司;尼龙11:华
4、北工学院高分子研究所。1.2??仪器与设备注塑机:SZ-100/80型,上海塑料机械厂;万能试验制样机:ZHY-W型,承德试验机总厂;平行双螺杆混炼挤出机:SHJ-36型,南京诚盟机械有限公司;机械式拉力试验机:LJ-10000型,承德试验机[2]悬臂梁冲击试验机:UJ-40型,承德试验机总厂;扫描电子显微镜(SEM):S-530型,日本日立公司。1.3??试样制备将尼龙11在真空烘箱内于80??连续烘8h以上,然后将其与纳米蒙脱土按不同的比例混合,用双螺杆挤出机混合造粒。挤出机自加料————————————————————————————————————————————————
5、—————段到机头温度依次为195、200、205、207、208、210、213、215、220??,螺杆转速为100r/min。将挤出粒料再在真空烘箱中于80??连续烘8h以上,用注塑机注塑成试样,注塑机的温度自加料段到喷嘴依次为200、208、218??,冲击试样在万能试验制样机上铣出缺口。1.4??性能测试悬臂梁缺口冲击强度按GB/T1843-1989测试;拉伸性能按GB/T1040-1992测试。1.5??形态结构观察????将标准缺口冲击试样断面真空镀金,用SEM在氮气氛围中观察并拍照。2??结果与讨论2.1??尼龙11/蒙脱土纳米复合材料的冲击强度????纳米蒙脱土
6、的含量对尼龙11/蒙脱土纳米复合材料缺口冲击强度的影响见图1。由图1可以看出,复合材料的缺口冲击强度随纳米蒙脱土含量的增加而提高,在纳米蒙脱土含量为5%左右时达到最大值,为纯尼龙11的2.5倍;但随后复合材料的缺口冲击强度随纳米蒙脱土含量的增加反而降低。????收稿日期:2004-02-1512工程塑料应用????????????????????????????2004年,第32卷,第6期????产生这种现象的原因是蒙脱土的含量较少时,它能很好地分散在尼龙11基体中,同时纳米蒙脱土与尼龙11大分子链端产生了较强的离子键相互作用,形成链间的化学交联。另外,—————————————
7、————————————————————————————————————————吸附了高分子链的纳米蒙脱土片层能起到均匀分布载荷的作用,当受到外力时,蒙脱土作为应力集中点能够产生银纹并带动基体尼龙11屈服一起抵抗外力,从而起到增韧作用。当纳米蒙脱土含量超过5%时,纳米蒙脱土与尼龙11大分子链端产生的离子键增多,分子链的刚性增加,表现为缺口冲击强度降低。[3]了尼龙11大分子的运动,在拉伸过程中尼龙11分子不能沿拉伸方向有效地取向而变得易于断裂。图3??纳米蒙脱土含量对复合材料断裂
