PA6蒙脱土纳米复合材料的力学性能研究.pdf

《PA6蒙脱土纳米复合材料的力学性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、20工程塑料应用2011年，第39卷，第11期PA6／蒙脱土纳米复合材料的力学性能研究李丹李冬升(江苏大学材料科学与工程学院，镇江212013)摘要利用未改性蒙脱土和两种季胺盐改性蒙脱土与尼龙(PA)6混合，成功制备得到了不同结构的PA6／蒙脱土纳米复合材料。x射线衍射图谱和力学性能分析表明，季胺盐改性剂可以插入蒙脱土片层之间，使蒙脱土片层扩张，层间距增大。与PA6相比，制备得到的三种纳米复合材料的力学性能都有不同程度的提高。改性蒙脱土与PA6表现出良好的相容性，呈现出剥离型纳米复合结构。关键词PA6蒙脱土纳米复合材料改性尼龙(PA)6具有

2、高强、耐油、减震等诸多优良了测试和分析，在此基础上，利用力学性能测试、断性能，在汽车、电气设备、机械部件、交通器材、纺织口形貌检测和热变形温度测试，研究了纳米蒙脱土等领域得到了广泛的应用。随着汽车小型化、电子粒子对PA6性能的影响，对季胺盐类改性剂对纳米电气设备高性能化、机械设备轻量化进程的加快，对复合材料性能的促进作用进行了探讨。PA6的性能提出了更高的要求，特别是作为结构材1实验部分料，需要对其强度、耐热性和耐寒性等方面进行进一1．1原材料步的改善。PA6：河北保定博野化工厂；许多无机材料，如玻璃纤维、滑石、碳酸钙、粘蒙脱土：中科院化冶

3、所；土等都可以作为填料或增强剂来提高高分子材料的十六烷基三甲基氯化铵、氯烃基二甲基苯甲胺：性能。性能提高的程度通常取决于填充量、填料在阿拉丁试剂公司。基体中的分散度和取向度、填料／基体界面情况1．2仪器、设备等l~4J~近年来，随着纳米技术的发展，利用纳米填双螺杆挤出机：TSSJ-25型，晨光塑料机械研究料来制备聚合物纳米复合材料在提高材料已有性所；能及赋予材料新性能方面具有独特的优势，引起了注塑机：PS40SE5ASE型，日本日精树脂株式研究者越来越多的兴趣。丰田公司研究人员首次成会社；功制备了PA6／粘土纳米复合材料，研究证明，与纯x射

4、线衍射(XRD)仪：RigakuD／MAX2500VPA6相比，纳米增强粒子可以大大提高PA6的力学型，日本日立电气公司；性能j。因此，利用纳米粒子对PA进行复合改性，扫描电子显微镜(SEM)：$570型，日本日立电探讨PA／纳米粒子复合材料结构变化对性能的影气公司；响，对于提高材料总体性能，拓展材料的应用范围具拉伸试验机：LDS一50型，承德市德盛检测设备有重要意义。有限公司：利用纳米蒙脱土对PA进行改性是纳米复合材热变形温度测定仪：XRW-300型，承德市德盛料制备研究中的热门课题之一，但目前的研究结果检测设备有限公司。比较分散，许多研

5、究仅对复合材料的性能进行测试1．3试样制备和表征，没有从纳米蒙脱土在聚合物基体中的分散利用两种季胺盐(十六烷基三甲基氯化铵，氯状态，基体和增强体的结合情况等结构因素出发对烃基二甲基苯甲胺)对蒙脱土的改性参照文献[7]复合材料的性能变化进行深入分析。笔者将未经处中所述步骤进行。理的纳米蒙脱土，或两种季胺盐(十六烷基三甲基氯所有的原料首先在80℃下鼓风干燥1h，然后化铵、氯烃基二甲基苯甲胺)改性纳米蒙脱土分别真空干燥24h。将质量分数3％的蒙脱土与PA6与PA6混合制得不同结构的复合材料，通过x射线衍射对纳米蒙脱土在PA6基体中的分散状态进行收

6、稿日期：2011-0826李丹，等：PA6／蒙脱土纳米复合材料的力学性能研究2l混合料在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒后，注塑成[7-8的研究结果是一致的。这也说明两种季胺盐可标准试样。以有效地对蒙脱土进行改性，使其转变为亲油性，从1．4性能测试而可以与聚合物基体良好共混。拉伸性能按GB／T1040-1992测试，拉伸速度2．2纳米复合材料的力学性能为5mm／min；表1列出纯PA6及其与蒙脱土形成的纳米复热变形温度按照GB／T1634—_2004测试。合材料的力学性能。从表l可以看出，不论是否经2结果与讨论过季胺盐改性，纳米蒙脱土的加入都可以

7、使PA6的2．1纳米复合材料的XRD分析拉伸弹性模量和拉伸强度得到较大幅度的提高，并聚合物／蒙脱土纳米复合材料具有插层型和剥降低了材料的断裂伸长率。其中，未改性蒙脱土的离型两种结构。对于插层型纳米复合材料，聚合物加人，使PA6的拉伸弹性模量增加了19％，拉伸强在复合过程中可以插入蒙脱土片层间，由于片层间度提高了9％，而断裂伸长率降低了28％。而季胺存在较强的范德华力，使其仍保持原来的层状有序盐对蒙脱土的表面改性可以使复合材料的拉伸弹性结构，但层间距离增大。对于剥离型纳米复合材料，模量和拉伸强度得到进一步的增强，如氯烃基二甲其有序的层状结构被

8、完全破坏，纳米尺寸的片层结基苯甲胺改性使材料的拉伸弹性模量和拉伸强度分构被均匀地分散在聚合物基体中。采用XRD方法别提高了33％、12％，而十六烷基三甲基氯化铵改可检测、区分两种