注塑工艺参数对尼龙6 2f蒙脱土纳米复合材料熔接线拉伸性能影响的研究

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1、第一章绪论备纳米复合材料的新方法，是聚合物在高于其软化温度下加热，在静止条件或在剪切力作用下直接插层进蒙脱土片层间。这种方法不需任何溶剂，并且可以减少对环境的污染，工艺简单，易于工业化应用，因而聚合物熔融插层具有很大应用前景。1．1．2聚合物／蒙脱土纳米复合材料的类型【垌根据复合材料的微观结构，特别是蒙脱土的片层是否插层有聚合物分子链，可以把复合物分成以下三类(如图1．3所示)：(1)普通的微粒填充聚合物；(2)插层型纳米复合材料；(3)剥离型纳米复合材料。瀚劣露霉黪嚣灌图1-3聚合物／蒙脱土纳米复合材料结构示意图Fi

2、g．1-3Sketchmapofpolymer／montmorillonitenanocompositess虮IctIl_∞图1．3a为普通微粒填充聚合物，在这类聚合物／蒙脱土复合材料中，蒙脱土仍保持原有状态，以简单的颗粒形式分散于聚合物基体中，分散相尺度为微米级，性能等同于其他颗粒填充复合材料，如未经有机化处理的钠基蒙脱土与聚合物复合时即得到这种类型的复合材料。图1．3b为插层型纳米复合材料(IntercalatedNanoeomposite)，在该类复合材料中，聚合物分子插入到蒙脱土片层间，使片层间距增大，但蒙脱土

3、原有的叠层结构并没有被破坏，仍有一定的有序性。由于处于层间受限空间的高分子链和处于层外自由空间的高分子链状态不同，有时会表现出特殊的性能，插层型纳米复合材料可作为各向异性的功能材料。多数聚合物通过熔融插层和溶液插层后得到这样的插层型纳米复合材料。郑州大学硕士学位论文图1．3c为剥离型纳米复合材料(ExfoliatedNanocomposite)，在这类纳米复合材料中蒙脱土片层完全剥离，原来有序的叠层结构被彻底破坏，相互独立的厚为lnm的蒙脱土片层无规则而均匀地分散于聚合物基体中。由于蒙脱土片层充分分散，具有极大的界面，

4、这种复合材料具有比常规复合材料更优异的物理力学性能，是理想的强韧结构材料。1．1．3聚合物／蒙脱土纳米复合材料的性能由于聚合物／蒙脱土纳米复合材料实现了无机分散相、有机聚合物在纳米尺度上的复合，因而大大增强了无机物与有机物之间的相互作用，从而比相应未复合的聚合物或相应的非纳米分散的聚合物复合材料表现出更优越的性能，主要表现在以下方面：①纳米复合材料中蒙脱土的质量分数一般在10％以下，通常为3％～5％，而非纳米复合材料无机矿物的填充量在30％左右，因此，纳米复合材料与传统复合材料相比具有质量轻的特点。②如果无机片层被解离

5、开，以单片状被均匀地分散在聚合物基体中，则无机物相当于刚性捧状分子，起着分子增强剂的作用，所以会表现出优异的力学性能。比未复合的聚合物和非纳米结构的复合材料有更高的抗冲击性、拉伸强度和热稳定性。⑧由于纳米复合材料达到了分子水平的相容，相的尺寸小于可见光的波长，因而某些聚合物／蒙脱土纳米复合材料反而比纯聚合物更透明，如添加4．2v01．％蒙脱土的尼龙6的透光率(40％)比纯尼龙6(10％)高得多。④蒙脱土片层在聚合物中的插入，使得气体或液体分子在穿越材料时必须绕过这些片层，路径大大增加，因而表现出优异的气一液阻隔性。⑤聚

6、合物／蒙脱土纳米复合材料在燃烧时，含碳的外表面层有一个高含量的蒙脱土层，蒙脱土层是一种优良的绝热剂，能阻隔氧气的运输及阻碍燃烧产物逃离，因而它常常具有阻燃性。⑥各向异性纳米复合材料在与夹层平行的方向嵌入聚合物，其性能与垂直夹层的方向有明显的不同，所以往往显示出各向异性。第一章绪论1．2国内外对熔接线的研究概况在塑料成型加工中，“熔接线”(WeldLine01"KnitLine)一词最早是用来描述两股流动的熔融塑料相接触时，所产生的表面缺陷，因为这种表面缺陷最典型而易见的形式是在塑件表面有一条通常用肉眼都可以看到的、看似

7、裂纹的线，故“熔接线”一词由此而得名。但是，随着研究的深入，“熔接线”一词逐渐超出了它最初的含义。现在，“熔接线”是指由于两股流动的熔融塑料相接触，而形成的形态、结构和力学性能都完全不同于塑件其他部分的三维区埘71。回顾熔接线研究的发展过程与研究课题，大致可以把熔接线的研究划分以下三个方向：1．熔接线形成过程与组织结构的研究1951年，Gilmore和Spencer[8】发表了开创性的文章，文章中描述了熔接线的形成，并声言熔接线是一个表观上和强度上都很复杂的问题。上世纪八十年代初Malguamera[71及其合作者对熔

8、接线的形态和性能进行了全面而系统的研究。在熔接线性能方面，他们对几种通用材料的有熔接线试件和无熔接线试件进行了拉伸强度(TensileStrength)和冲击强度(ImpactSuength)的对比试验，并且全面的研究了加工参数对它们的影响。在熔接线形态方面，他们用扫描电子显微镜(SEM--scanningElectronMicr