原位聚合法制備硅烷化SiC-PA11復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、尼龍11(PA11)與其它聚酰胺類材料相比,具有良好的彈性記憶效果,耐油性強(qiáng),低吸水率,耐低溫,耐應(yīng)力開裂性能好,容易加工等優(yōu)點(diǎn),它是以蓖麻油為原料制備出的一種具備許多優(yōu)良性能的工程塑料,被普遍地用在汽車制造、管道運(yùn)輸、飛機(jī)及國防等行業(yè)。但是隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,高性能化的多功能材料已成為社會發(fā)展的必然趨勢,單一形態(tài)的PA11材料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會市場的需求。所以本課題以十一氨基十一酸和SiC為主要原料,利用原位聚合法合成了P

2、A11/SiC復(fù)合材料。
　　當(dāng)前對尼龍的改性國內(nèi)外學(xué)者研究頗多,參閱文獻(xiàn)時發(fā)現(xiàn),關(guān)于PA11的改性研究國外主要集中于研究晶體結(jié)構(gòu)、晶形轉(zhuǎn)變和壓電特性上,并且國內(nèi)在以上這些方面也進(jìn)行了許多的研究。但是對PA11的改性研究大多只停留在實(shí)驗(yàn)層面上或則采用Materials Studio對其增韌增塑及分子動力學(xué)機(jī)理進(jìn)行研究。由于Gaussian09對于周期性的分子研究具有較好的功能,因此本論文首次采用Gaussian09量子化學(xué)模擬軟件

3、采用密度泛函理論對SiC及偶聯(lián)劑對SiC的改性機(jī)理和PA11/SiC復(fù)合材料的紅外光譜進(jìn)行理論計(jì)算。本課題的研究成果如下:
　　1.由于SiC分子本身表現(xiàn)為疏水性,不能直接與PA11發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此采用硅烷偶聯(lián)劑KH550對SiC分子進(jìn)行改性,使SiC分子表面表現(xiàn)出硅烷偶聯(lián)劑的特性;采用原位聚合法制備PA11/SiC復(fù)合材料能使SiC均勻地分散在PA11基體中,并且能與PA11產(chǎn)生較強(qiáng)的鍵合作用;SiC的加入有助于提高PA11復(fù)

4、合材料的力學(xué)性能及阻隔性能;
　　2.利用毛細(xì)管流變儀對PA11/SiC復(fù)合材料的流變性能進(jìn)行研究。研究表明PA11及PA11/SiC復(fù)合材料熔體均出現(xiàn)了切力變稀的特點(diǎn),并且都具有假塑性流體的性質(zhì),并且隨著SiC含量的增加復(fù)合材料的非牛頓指數(shù)n反而隨之減小;在相同溫度和剪切速率下,復(fù)合材料的表觀粘度隨著SiC組分含量的增多先升高后降低。PA11/SiC復(fù)合材料的粘流變活化能隨著剪切應(yīng)力的加大而降低,且均低于PA11。表明在一定的剪

5、切應(yīng)力下,PA11/SiC復(fù)合材料的加工、成型可在較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行;
　　3.采用密度泛函理論在Gaussian09量子化學(xué)模擬軟件下的計(jì)算發(fā)現(xiàn),SiC分子的幾何構(gòu)型是以C原子為中心而構(gòu)成的正四面體;并探討了硅烷偶聯(lián)劑KH550改性SiC的機(jī)理并進(jìn)行了理論計(jì)算,表明KH550是通過偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生的Si-OH與SiC表面吸附水產(chǎn)生的-OH縮合而使SiC表面表現(xiàn)出硅烷偶聯(lián)劑KH550的特性;通過密度泛函理論對PA11/SiC復(fù)合材