聚酰胺-黏土納米復合材料的研究.pdf

1、聚酰胺/黏土納米復合材料(PACN)是最早為人們所認知的聚合物/黏土納米復合材料。無論是在學術研究還是在產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應用都已經(jīng)取得了很大的進展，但仍然有很多理論和應用上的問題需要解決。本論文采用熔體共混法制備了聚酰胺/有機蒙脫石納米復合材料，研究了它們的環(huán)境穩(wěn)定性(光熱氧化和燃燒性能)、與聚烯烴的共混、蒙脫石在基體中的分散分布以及樹脂結(jié)晶行為。這些研究結(jié)果對于聚酰胺，蒙脫石納米復合材料理論上的進一步深度研究以及廣泛的應用開發(fā)有著重要的指導

2、意義。
　　 1.聚酰胺6/蒙脫石(PA6/OMMT)納米復合材料的光氧化?？疾炝薖A6/黏土納米復合材料與純PA6薄膜樣品在紫外光照下的老化行為，發(fā)現(xiàn)PA6/黏土納米復合材料的紫外光氧化速率要快于純PA6。這可能是由于蒙脫石自身或蒙脫石有機處理使用的烷基季銨鹽引起的，也有可能是材料納米結(jié)構(gòu)本身的原因。
　　 2.聚丙烯/聚酰胺6/有機黏土三組分熔融共混體系的界面相互作用。設計了一種界面共混實驗以有機黏土存在下聚丙烯(P

3、P)和聚酰胺6(PA6)的熔融共混。研究發(fā)現(xiàn)在PP、PA6、有機黏土三者之間存在著較強的相互作用，共混過程中黏土在界面區(qū)域富集，使PP和PA6的分子鏈在界面區(qū)域形成相互交織的結(jié)構(gòu)，促進聚合物分子的界面擴散，同時起到界面相容劑的作用，導致PA6分散相的尺寸減小。在PP連續(xù)相基體中的分散得到改善。
　　 3.有機蒙脫石在聚酰胺66/黏土納米復合材料的分散與分布狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)有機蒙脫石OMMT片層可以在PA66基體中剝離，但剝離后的納

4、米黏土片層并不是完全無規(guī)分布在聚酰胺66基體中。在注射樣條表面附近區(qū)域，蒙脫石片層沿著熔體流動方向發(fā)生取向，取向?qū)拥暮穸仍?.5～2 mm之間。而在樣條的本體區(qū)域，蒙脫石片層則圍繞熔體流動方向旋轉(zhuǎn)，在垂直于熔體流動方向表現(xiàn)為無規(guī)分布狀態(tài)，但片層表面則平行于熔體流動方向。
　　 4.聚酰胺66/黏土納米復合材料中聚酰胺66的結(jié)晶動力學。采用熔融插層法制備了不同有機蒙脫石含量的PA66/OMMT納米復合材料并研究了其等溫和非等溫結(jié)晶

5、行為。結(jié)果表明，蒙脫石起到結(jié)晶成核劑的作用，它的引入提高了PA66的結(jié)晶速率，但也提高了PA66的結(jié)晶活化能；發(fā)現(xiàn)該納米復合材料在228℃～234℃范圍內(nèi)結(jié)晶對溫度不敏感；對非等溫結(jié)晶過程分析，Ozawa方程不太適用，而應用劉結(jié)平-莫志深方程可以得到良好的結(jié)果。
　　 5.聚酰胺66/黏土納米復合材料的熱穩(wěn)定性和燃燒性能?？疾炝薖A66/黏土納米復合材料和微觀復合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能。PA66/黏土復合材料的初始熱分解溫度有

6、所降低，但熱氧穩(wěn)定性提高，熱失重速率減小，這得益于黏土片層和材料表面形成炭層的阻隔作用。在燃燒實驗中，PA66/黏土納米復合材料的熱釋放速率顯著的降低。使用SEM和ATR-IR技術表征分析了材料燃燒前表面形成的炭層，發(fā)現(xiàn)是一個連續(xù)致密的含硅類陶瓷表面，對熱量和分解產(chǎn)物具有良好的阻礙作用。
　　 6.所開發(fā)的技術在遼陽石化成功進行了工業(yè)化試驗，建立了粘土改性和聚酰胺66/粘土納米復合材料的千噸級規(guī)模示范線，制備了性能優(yōu)異的改性聚酰