MC尼龙、MC尼龙/CaCO纳米复合材料的制备和性能研究

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MC尼龙(单体浇铸尼龙)具有质量轻、不产生噪音、机械性能好和良好的回弹性等独特性能。然而与金属相比，MC尼龙存在强度、模量和热变形温度较低，尺寸稳定性差，对缺口冲击敏感，因而限制其应用的范围。所以有必要对MC尼龙进行改性，提高其综合性能。己内酰胺阴离子开环聚合是制备MC尼龙及其复合材料的重要方法，合成过程中各种反应条件的变化对制品的转化率、分子量、分子量分布、结晶度、形态和力学性能有很大的影响。而引发剂(Initiator)和活化剂(Activator)用量的变化则是主要影响因素之一。引发剂主要控制聚合反应速度，而活化剂主要控制制品的分子量。无机刚性粒子原位聚合法简单实用，有利于进行更深入的研究。但要解决好纳米粒子在基体的分散性。本文通过阴离子聚合法，以氢氧化钠(NaOH)为引发剂和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为活化剂，制备了对四个纯MC尼龙系列，分别为：(1)保持IPDI用量不变，改变NaOH用量制备的MC尼龙；(2)保持NaOH用量不变，改变IPDI用量制备的MC尼龙；(3)保持NaOH与IPDI用量等摩尔比，改变催化剂用量制备的MC尼龙；(4)保持NaOH与IPDI用量为2:1摩尔比，改变催化剂用量制备的MC尼龙。将未经过表面改性的纳米CaCO<,3>分散在己内酰胺熔体中，制备MC尼龙/CaCO3纳米复合材料。通过实验得出以下一些结论： (1)引发剂NaOH的用量影响MC尼龙聚合的速度、结晶度X<,c>和粘均分子量M<,η>但是聚合的转化率P、熔点T<,m>和结晶温度T<,c>影响不是很明显。NaOH用量的增加有利于形成厚度均匀的晶片。MC尼龙的流变行为是假塑性流体。当NaOH用量为0.006mol/1molCL，得到最好的综合力学性能。 (2)活化剂IPDI主要是影响聚合物的分子量M<,η>，用量越多分子量越低，同时影响着聚合的速度，用量愈多，反应的速度越快。同时影响着MC尼龙的转化率P、熔点Tm和结晶温度T<,c>，但对结晶度X><,c>的影响不是很明显。活化剂IPDI的增加使得晶片厚度分布不均匀。当在IPDI为0.003mol/lmol CL时，MC尼龙综合的力学性能最好。 (3)当NaOH与IPDI等摩尔比时，随着催化剂用量的增加，转化率P变化比较小，粘均分子量M<,η>是逐渐变小，结晶温度T<,c>变化逐渐变小，△T逐渐增加。催化剂用量的增加，使得晶片的厚度变得不均匀。其拉伸强度是逐渐增大的，缺口冲击强度是逐渐减小，弯曲强度和弯曲模量随着催化剂的用量逐渐增大的。 (4)当NaOH与IPDI摩尔比为2:1时，随着催化剂用量的增加，随着催化剂用量的增加,对转化率P和熔点Tm影响不大，分子量M<,η>和T<,c>是逐渐减小的，而过冷度△T增大。催化剂用量的增加会使晶片厚度不均匀。NaOH用量为0.006mol/1 mol CL和IPDI用量为0.003mol/1 mol CL时，得到最好的综合力学性能。 (5)根据TG分析，随着加入未改性纳米CaC03用量的增加，其分解温度逐渐降低，以及复合材料的燃烧残余量增大。根据Molau实验，没改性的纳米CaC03 表面没有与MC尼龙分子形成化学作用，而出现宏观两相的相分离。对MC尼龙的转化率P并没有多大的改变，熔点Tm的变化规律不明显，而结晶温度Tc 越来越小提高了过冷度△T。纳米CaC0<,3>会影响MC尼龙基体的结晶行为，使得晶片厚度变得不均匀了。MC尼龙/CaCO3纳米复合材料的流变行为是假塑性流体，在相同的表观剪切速率γ下，表观剪切应力δ和η表观粘度是随着纳米CaCO<,3>的含量的增加，先增大后减小的。拉伸强度随着纳米CaCO<,3>含量的增加而增大，在3份时候达到最大值，然后逐渐降低；缺口冲击强度逐渐减小，并在加入3份纳米CaCO<,3>之后有所增加；弯曲强度和弯曲模量先增大，到加入4份纳米CaCO<,3>时候达到最大，然后下降。

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作者
冯德才;
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作者单位

四川大学;

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授予单位四川大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名杨其;
年度 2006
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类特种结构材料;
关键词
MC尼龙; 引发剂; 活化剂; 纳米碳酸钙; 力学性能;

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