聚酰胺-黏土納米復(fù)合材料的研究.pdf

1、聚酰胺/黏土納米復(fù)合材料(PACN)是最早為人們所認(rèn)知的聚合物/黏土納米復(fù)合材料。無論是在學(xué)術(shù)研究還是在產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應(yīng)用都已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但仍然有很多理論和應(yīng)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(jī)蒙脫石納米復(fù)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(duì)于聚酰胺，蒙脫石納米復(fù)合材料理論上的進(jìn)一步深度研究以及廣泛的應(yīng)用開發(fā)有著重要的指導(dǎo)

2、意義。
　　 1.聚酰胺6/蒙脫石(PA6/OMMT)納米復(fù)合材料的光氧化?？疾炝薖A6/黏土納米復(fù)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(fù)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(jī)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(jī)黏土三組分熔融共混體系的界面相互作用。設(shè)計(jì)了一種界面共混實(shí)驗(yàn)以有機(jī)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(jī)黏土三者之間存在著較強(qiáng)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(jìn)聚合物分子的界面擴(kuò)散，同時(shí)起到界面相容劑的作用，導(dǎo)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(jī)蒙脫石在聚酰胺66/黏土納米復(fù)合材料的分散與分布狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)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(dòng)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(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，在垂直于熔體流動(dòng)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(dòng)方向。
　　 4.聚酰胺66/黏土納米復(fù)合材料中聚酰胺66的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。采用熔融插層法制備了不同有機(jī)蒙脫石含量的PA66/OMMT納米復(fù)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(fù)合材料在228℃～234℃范圍內(nèi)結(jié)晶對(duì)溫度不敏感；對(duì)非等溫結(jié)晶過程分析，Ozawa方程不太適用，而應(yīng)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(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和燃燒性能?？疾炝薖A66/黏土納米復(fù)合材料和微觀復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能。PA66/黏土復(fù)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(shí)驗(yàn)中，PA66/黏土納米復(fù)合材料的熱釋放速率顯著的降低。使用SEM和ATR-IR技術(shù)表征分析了材料燃燒前表面形成的炭層，發(fā)現(xiàn)是一個(gè)連續(xù)致密的含硅類陶瓷表面，對(duì)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(shù)在遼陽石化成功進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)，建立了粘土改性和聚酰胺66/粘土納米復(fù)合材料的千噸級(jí)規(guī)模示范線，制備了性能優(yōu)異的改性聚酰