MC尼龍、MC尼龍-CaCO-,3-納米復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、MC尼龍(單體澆鑄尼龍)具有質(zhì)量輕、不產(chǎn)生噪音、機(jī)械性能好和良好的回彈性等獨(dú)特性能。然而與金屬相比，MC尼龍存在強(qiáng)度、模量和熱變形溫度較低，尺寸穩(wěn)定性差，對(duì)缺口沖擊敏感，因而限制其應(yīng)用的范圍。所以有必要對(duì)MC尼龍進(jìn)行改性，提高其綜合性能。 己內(nèi)酰胺陰離子開(kāi)環(huán)聚合是制備MC尼龍及其復(fù)合材料的重要方法，合成過(guò)程中各種反應(yīng)條件的變化對(duì)制品的轉(zhuǎn)化率、分子量、分子量分布、結(jié)晶度、形態(tài)和力學(xué)性能有很大的影響。而引發(fā)劑(Initiator)和

2、活化劑(Activator)用量的變化則是主要影響因素之一。引發(fā)劑主要控制聚合反應(yīng)速度，而活化劑主要控制制品的分子量。 無(wú)機(jī)剛性粒子原位聚合法簡(jiǎn)單實(shí)用，有利于進(jìn)行更深入的研究。但要解決好納米粒子在基體的分散性。 本文通過(guò)陰離子聚合法，以氫氧化鈉(NaOH)為引發(fā)劑和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為活化劑，制備了對(duì)四個(gè)純MC尼龍系列，分別為：(1)保持IPDI用量不變，改變NaOH用量制備的MC尼龍；(2)保持NaOH用量

3、不變，改變IPDI用量制備的MC尼龍；(3)保持NaOH與IPDI用量等摩爾比，改變催化劑用量制備的MC尼龍；(4)保持NaOH與IPDI用量為2:1摩爾比，改變催化劑用量制備的MC尼龍。 將未經(jīng)過(guò)表面改性的納米CaCO<,3>分散在己內(nèi)酰胺熔體中，制備MC尼龍/CaCO3納米復(fù)合材料。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出以下一些結(jié)論： (1)引發(fā)劑NaOH的用量影響MC尼龍聚合的速度、結(jié)晶度X<,c>和粘均分子量M<,η>但是聚合的轉(zhuǎn)化率P

4、、熔點(diǎn)T<,m>和結(jié)晶溫度T<,c>影響不是很明顯。NaOH用量的增加有利于形成厚度均勻的晶片。MC尼龍的流變行為是假塑性流體。當(dāng)NaOH用量為0.006mol/1molCL，得到最好的綜合力學(xué)性能。 (2)活化劑IPDI主要是影響聚合物的分子量M<,η>，用量越多分子量越低，同時(shí)影響著聚合的速度，用量愈多，反應(yīng)的速度越快。同時(shí)影響著MC尼龍的轉(zhuǎn)化率P、熔點(diǎn)Tm和結(jié)晶溫度T<,c>，但對(duì)結(jié)晶度X><,c>的影響不是很明顯。活化劑

5、IPDI的增加使得晶片厚度分布不均勻。當(dāng)在IPDI為0.003mol/lmol CL時(shí)，MC尼龍綜合的力學(xué)性能最好。 (3)當(dāng)NaOH與IPDI等摩爾比時(shí)，隨著催化劑用量的增加，轉(zhuǎn)化率P變化比較小，粘均分子量M<,η>是逐漸變小，結(jié)晶溫度T<,c>變化逐漸變小，△T逐漸增加。催化劑用量的增加，使得晶片的厚度變得不均勻。其拉伸強(qiáng)度是逐漸增大的，缺口沖擊強(qiáng)度是逐漸減小，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量隨著催化劑的用量逐漸增大的。 (4)當(dāng)

6、NaOH與IPDI摩爾比為2:1時(shí)，隨著催化劑用量的增加，隨著催化劑用量的增加,對(duì)轉(zhuǎn)化率P和熔點(diǎn)Tm影響不大，分子量M<,η>和T<,c>是逐漸減小的，而過(guò)冷度△T增大。催化劑用量的增加會(huì)使晶片厚度不均勻。NaOH用量為0.006mol/1 mol CL和IPDI用量為0.003mol/1 mol CL時(shí)，得到最好的綜合力學(xué)性能。 (5)根據(jù)TG分析，隨著加入未改性納米CaC03用量的增加，其分解溫度逐漸 降低，以及復(fù)合材料的

7、燃燒殘余量增大。根據(jù)Molau實(shí)驗(yàn)，沒(méi)改性的納米CaC03 表面沒(méi)有與MC尼龍分子形成化學(xué)作用，而出現(xiàn)宏觀兩相的相分離。對(duì)MC尼 龍的轉(zhuǎn)化率P并沒(méi)有多大的改變，熔點(diǎn)Tm的變化規(guī)律不明顯，而結(jié)晶溫度Tc 越來(lái)越小提高了過(guò)冷度△T。納米CaC0<,3>會(huì)影響MC尼龍基體的結(jié)晶行為， 使得晶片厚度變得不均勻了。MC尼龍/CaCO3納米復(fù)合材料的流變行為是假塑性流體，在相同的表觀剪切速率γ下，表觀剪切應(yīng)力δ和η表觀粘度是隨著納米CaCO