高强度尼龙1010纳米复合材料的制备及表征

高强度尼龙1010纳米复合材料的制备及表征

作者:师大云端图书馆 时间:2018-01-01 分类:硕士论文 喜欢:3006
师大云端图书馆

【摘要】尼龙1010是我国的一种特殊工程塑料,它具有很好的耐低温性、耐磨性和自润滑性。但是,缺口冲击强度较低、熔融温度范围相对较窄限制了其应用领域。本课题通过熔融共混法,添加蒙脱土和纳米碳酸钙提高尼龙1010的强度。基体力学性能的改善,不仅与纳米颗粒的添加量有关,还取决于尼龙基体的界面形貌,甚至是填充料的分散性。通过两种纳米无机填料的增强剂作用,能够有效地改善高分子的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能。本课题通过熔融共混的方法,在双螺杆挤出机上分别制备尼龙1010/OMMT纳米复合材料和尼龙1010/CaCO3纳米复合材料。通过注塑制得样条,通过力学性能检测得结果,发现到尼龙1010/OMMT纳米复合材料综合力学性能最佳的的有机蒙脱土添加含量为5%,此时,拉伸强度为40.63MPa,弯曲强度为43.83MPa,缺口冲击强度为7.25KJ/m2;而在尼龙1010/CaCO3纳米复合材料中,综合力学性能最佳的纳米碳酸钙添加含量为7%,此时,拉伸强度为41.80MPa,弯曲强度为50.30MPa,缺口冲击强度为4.56KJ/m2。以有机蒙脱土和纳米碳酸钙作为填充颗粒,与尼龙1010(PA1010)一起,通过双螺杆挤出机用熔融共混法,制备出两种不同配比体系的PA1010/OMMT/nano-CaCO3三元纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、力学性能研究有机蒙脱土对PA1010/nano-CaCO3体系和纳米碳酸钙对PA1010/OMMT体系的作用。结果表明,在添加含量为5%时,出现弯曲强度最大值51.76MPa;弯曲强度在添加含量为6%时出现最大值为73.38MPa;在添加含量为0.5%时,出现三元体系中缺口冲击强度最大值7.31KJ/m2。因此,在尼龙1010/nano-CaCO3体系中,有机蒙脱土与尼龙基体间的界面吸附力弱化了纳米碳酸钙与基体的吸附力,使得有机蒙脱土在小含量添加范围内(<2%)体系冲击强度提高的,明显改善了尼龙基体的拉伸强度和弯曲强度。而加入纳米碳酸钙的尼龙1010/OMMT体系,由于两种无机粒子之间对基体的作用处于一种相互抵消的平衡状态,使得体系冲击强度改变不明显。再将不同层间距的有机蒙脱土与尼龙1010/CaCO3纳米复合材料一起,用熔融共混法在双螺杆挤出机上制备制备尼龙1010三元纳米复合材料,然后通过力学性能检测、扫描电镜、X射线衍射和差示扫描量热仪检测等,检测基体性能和其它参数的变化。结果表明,大层间距有机蒙脱土减弱了纳米碳酸钙和基体间的强吸附力,促进了基体拉伸性能和弯曲性能的提高。在小层间距有机蒙脱土添加含量为1%时,缺口冲击强度最大值为8.5KJ/m2,同时比纯尼龙1010基体的拉伸强度和弯曲强度也有所提高。通过扫描电镜检测发现,小层间距有机蒙脱土能够产生更多的屈服和空洞,这使得基体产生塑性变形得以改善冲击强度。同时,通过X射线广角衍射发现,向前移动的峰限制了α晶型的形成,但是促进了γ晶型的形成。在相同纳米颗粒的添加含量下,小层间距有机蒙脱土的加入降低了基体的相对结晶度,有机蒙脱土的加入促进了晶核的生成,同时提高了尼龙1010的结晶温度,使得相对结晶度提高。
【作者】尹绚;
【导师】胡国胜;
【作者基本信息】中北大学,材料物理与化学,2014,硕士
【关键词】尼龙1010;有机蒙脱土;纳米碳酸钙;冲击强度;结晶行为;

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