收藏本站
《太原理工大学》 2013年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

碳纳米管/尼龙66复合材料的制备及性能研究

邱丽  
【摘要】:随着人们对能源消耗问题的关注,对摩擦和磨损方面的研究越来越重视。高分子聚合物摩擦材料,因其具有强度/质量比高、制造工艺简单以及优异的化学稳定性和摩擦学特性,可以明显减轻材料重量,降低材料的磨损,被广泛应用于航空、航天、化工、纺织、机械、仪器仪表、汽车及医学等领域。尼龙66作为一种典型工程塑料,具有很高的机械强度,耐热性,磨擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性,耐油,耐弱酸、弱碱,电绝缘性好;而且在较高温度也能保持较高的强度和刚度,特别是耐热性和耐油性好,适合制造汽车发动机周边部件和容易受热的部件。 为了提高尼龙66作为齿轮、轴承等材料的耐磨性。本论文在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面改性的基础上,采用熔融共混法制备了一系列MWCNTs/尼龙66复合材料,研究了MWCNTs的修饰改性和胺化碳纳米管(D-MWCNTs)含量对复合材料的加工流变性和产物分散性的影响,通过对复合材料结晶性能和力学性能的研究,得到MWCNTs的修饰方法和D-MWCNTs含量对复合材料摩擦性能的影响。具体研究结果如下: (1) MWCNTs的表面改性。通过对MWCNTs进行酸化和胺化处理,分别在MWCNTs表面接枝了羧基、羟基、羰基,以及胺基官能团。确定了最佳混酸处理和胺化修饰改性条件,制备了分散均匀、表面含有胺基官能团的MWCNTs。 (2) MWCNTs/尼龙66复合材料的制备。通过转矩流变仪制备了一系列MWCNTs/尼龙66复合材料,研究显示,MWCNTs的胺化处理,改善了MWCNTs与尼龙66之间的相容性,提高了MWCNTs在尼龙66基体中的分散性。确定了最佳复合材料制备过程的工艺参数。 (3MWCNTs/尼龙66复合材料的结晶性能和热性能。研究了MWCNTs修饰方法和D-MWCNTs含量对尼龙66非等温结晶熔融行为、结晶结构及热稳定性的影响。 1)由于D-MWCNTs的诱导作用,添加D-MWCNTs复合材料的熔融焓增大。随着D-MWCNTs含量的增加,复合材料的熔融温度降低,结晶峰值温度增加,熔融焓呈现先增大后减小的趋势。 2)MWCNTs/尼龙66复合材料非等温结晶动力学研究证明,D-MWCNTs的添加阻碍了尼龙66分子链运动,使尼龙66在较高温度下开始结晶,结晶增长变缓,复合材料的结晶速率减小,改变了尼龙66的成核和生长机理,改变了复合材料的结晶和增长过程。 3) MWCNTs/尼龙66复合材料结晶结构研究表明,D-MWCNTs的添加,改善了MWCNTs与尼龙66的相容性,减弱了MWCNTs对复合材料结晶结构的影响;当D-MWCNTs含量为2.5wt%时,对复合材料结晶结构的影响最小。 4) MWCNTs/尼龙66复合材料的热稳定性研究表明,在惰性气氛下,MWCNTs没有改变复合材料的降解趋势,随着D-MWCNTs含量的增加,复合材料的最终热分解温度增加,热稳定提高;最终失重率相应增加,且与预混质量相当,说明改性MWCNTs在尼龙66基体中分布均匀。 (4) MWCNTs/尼龙66复合材料的力学和摩擦性能。重点研究了尼龙66和MWCNTs/尼龙66复合材料的力学性能及干态、非润滑、反共形接触摩擦磨损性能,分析了MWCNTs对复合材料摩擦磨损机理的影响,并利用纳米压痕仪分析了摩擦前后复合材料的微观性能的变化。 1)当MWCNTs含量相同时,酸化碳纳米管(A-MWCNTs)和D-MWCNTs的添加,使复合材料的拉伸强度和弹性模量增加,同时,由于MWCNTs具有刚性,导致所有材料的断裂伸长率较纯尼龙66明显下降;随着D-MWCNTs含量的增加,复合材料的拉伸强度和弹性模量都呈现先增加后减小的趋势,当其含量为2.5wt%时,达到最大值。 2)当MWCNTs含量相同时,在稳定摩擦阶段,MWCNTs的表面改性有效降低了复合材料的摩擦系数和磨损率;当D-MWCNTs含量为2.5wt%时,摩擦系数最小,磨损率最低。 3)当MWCNTs含量相同时,由于D-MWCNTs与尼龙66基体之间存在良好的界面相容性,仅在D-MWCNTs/尼龙66复合材料的磨损表面形成了转移膜,其余材料表面都产生了微裂纹;当D-MWCNTs含量增加至5wt%时,复合材料表面的转移膜消失,微裂纹再次出现,说明当MWCNTs含量过多时,导致MWCNTs在尼龙66基体中团聚,使复合材料性能下降。 4)当MWCNTs含量相同时,摩擦使尼龙66的硬度和模量明显增加,而D-MWCNTs/尼龙66复合材料的最大压痕深度、硬度和弹性模量在摩擦前后没有明显变化;在摩擦前后,D-MWCNTs含量不改变复合材料的性能。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ127.11;TQ323.6;TB332

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李莹,于建,郭朝霞;原位聚合制备尼龙6/纳米SiO_2复合材料研究[J];工程塑料应用;2002年09期
2 王国建;鲍磊;程思;刘琳;;尼龙66/碳纳米管复合材料分散性与结晶性能的研究[J];工程塑料应用;2007年10期
3 朱金唐;付中玉;;熔融共混制备尼龙6/纳米SiO_2复合材料与性能研究[J];北京服装学院学报;2006年04期
4 乔红斌;田雪梅;吴芳;;高分子自润滑材料研究进展[J];材料导报;2007年10期
5 陈岁元;邢蕊蕊;刘常升;张双定;;新型铜基自润滑材料的制备[J];东北大学学报(自然科学版);2007年09期
6 徐翔民;张予东;李宾杰;卢会敏;张治军;;纳米SiO_2/尼龙66复合材料的力学性能和热性能[J];复合材料学报;2008年04期
7 周志华;曾海林;高超;颜德岳;;原位缩聚法制备碳纳米管/尼龙11复合材料[J];高分子学报;2008年02期
8 王留阳,何素芹,郝留成,朱诚身,漆宗能;尼龙1010/蒙脱土纳米复合材料的合成与表征[J];高分子材料科学与工程;2002年04期
9 曹同坤,邓建新,杨秋菊;陶瓷自润滑材料及其实现自润滑的方式[J];硅酸盐通报;2004年02期
10 张坤;王林江;吴新明;张国伟;;聚丙烯/尼龙6/纳米蒙脱石复合材料的制备及热性能研究[J];化工新型材料;2008年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴芳,谈桂春,阎恒梅,孙安垣;2002年我国热塑性工程塑料进展[J];工程塑料应用;2003年04期
2 赵建华,吴春艳,彭晓东;PA66/GF汽车进气歧管工艺模拟及优化[J];工程塑料应用;2005年02期
3 伊阳;陶鑫;;聚合物/纳米SiO_2复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2006年06期
4 李跃文;苏胜培;陈如意;刘燕;陈兴华;;尼龙6/纳米钛合金复合材料的性能研究[J];工程塑料应用;2006年07期
5 方秀苇;李小红;徐翔民;张治军;李鹏洲;谭光营;杨金明;杨前华;;聚酰胺纳米杂化材料的研究进展[J];工程塑料应用;2007年03期
6 李长生;牟文斌;胡杰;;MC尼龙/钛酸钾晶须复合材料制备及其摩擦学性能研究[J];工程塑料应用;2008年01期
7 崔肖莹;;尼龙梭坯注塑过程中的常见问题及探讨[J];工程塑料应用;2008年03期
8 潘晓艳;方斌;陈长鑫;;环氧树脂/多壁碳纳米管导电复合材料研究[J];工程塑料应用;2009年03期
9 刘勇;蒋斌;郝明凤;丁玉梅;杨卫民;屈兴荣;;滑动轴承聚合物基自润滑材料的开发与应用进展[J];工程塑料应用;2010年01期
10 吴茵;龙春光;;苎麻增强聚醚砜复合材料的制备及摩擦学性能研究[J];工程塑料应用;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁亮;彭辉;甘敏;;医用微型机器人动力学建模和螺旋槽参数优化研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 孙浩洋;;超大椭圆比工况点接触Dowson膜厚公式的适用性研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
3 熊秀娟;杨广彬;张平余;;烷基羟肟酸修饰纳米铜润滑油添加剂的制备及摩擦学性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
4 王渊渊;熊春华;乔小溪;徐金龙;赵巍;张向军;;基于SRV的润滑油高温润滑性能测试方法的研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
5 王金燕;康瑛珂;张平余;;环氧树脂-SiO_2纳米复合超疏水薄膜的制备及其摩擦学行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
6 佘直昌;姚萍屏;樊坤阳;丁莉;肖叶龙;贡太敏;;低温玻璃粉对风电机组用铜基摩擦材料性能的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
7 黄华波;王继辉;;聚合物/碳纳米管复合材料的研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
8 李观宇;陈朝晖;;滑坡作用下简支埋地管道的力学分析[A];重庆力学学会2009年学术年会论文集[C];2009年
9 郑毅;田树枫;赵亮;;主离合器分离弹子槽磨损失效分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
10 于春雷;张军杰;汪国年;胡丽丽;姜中宏;;氧氟碲酸盐玻璃析晶性质的研究[A];中国硅酸盐学会特种玻璃分会第三届全国特种玻璃会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
2 郑净植;聚丙烯/微、纳米二氧化硅复合材料的分散与性能[D];华中科技大学;2010年
3 程广贵;复合纳米薄膜制备及其摩擦学行为研究[D];江苏大学;2010年
4 戈晓岚;SiC_p/Al复合材料摩擦学特性及其分形研究[D];江苏大学;2010年
5 林宝华;具有醇酯结构组成的低酸值抗磨剂提高加氢柴油润滑性能研究[D];华东理工大学;2011年
6 闫妍;充流多壁碳纳米管的动力学特性研究[D];昆明理工大学;2008年
7 潘金芝;复合冷作模具钢的研究[D];大连交通大学;2010年
8 刘丽娜;碳纳米管—双马来酰亚胺体系的摩擦磨损研究[D];浙江大学;2010年
9 张志刚;关于湿式离合器几个工作特性研究[D];浙江大学;2010年
10 张志奋;浆膜动态性能研究及其在蒙脱土掺杂浆料改性效果评价中的应用[D];东华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程立;液体粘性传动装置摩擦片元件的研究[D];山东科技大学;2010年
2 李全;驱动滚筒仿生表面增摩技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 李果林;WC-Co-Ni硬质合金模具材料的制备及摩擦学特性研究[D];浙江理工大学;2010年
4 张恒超;基于Hookean珠簧链分子模型的高分子粘弹性流动的数值模拟[D];郑州大学;2010年
5 李凯;微/纳米颗粒增强铝基复合材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
6 王学君;微细电火花加工表面的摩擦学特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王威;机床滚动直线传动部件的力学特性研究[D];大连理工大学;2010年
8 孟耀武;软脆晶体碲锌镉超精密磨抛的试验研究[D];大连理工大学;2010年
9 于海美;PA6/海泡石复合材料的制备及形态结构与性能研究[D];湘潭大学;2010年
10 左学云;碳纳米管熔接金属电极的分子动力学模拟研究[D];湘潭大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李莹,于建,郭朝霞;原位聚合制备尼龙6/纳米SiO_2复合材料研究[J];工程塑料应用;2002年09期
2 宋波,黄锐,魏刚,郑明嘉;PA6/纳米CaCO_3复合材料的制备和性能[J];工程塑料应用;2002年12期
3 陈婉吟,林志勇,杨俊,钱浩,黄丽丹;MC尼龙6/TiO_2原位纳米复合材料的制备及表征[J];工程塑料应用;2004年12期
4 黄丽丹,林志勇,钱浩;尼龙6纳米复合材料研究进展[J];工程塑料应用;2005年02期
5 吴清鹤;谭寿再;吴健文;余莉娇;;PA6/PP合金的研制[J];工程塑料应用;2007年06期
6 贾志杰,王正元,梁吉,魏秉庆,吴德海,张增民;PA6/碳纳米管复合材料的复合方法的研究[J];材料工程;1998年09期
7 柯林萍,阳明书,吴长勇;有机化蒙脱石填充尼龙66复合物的结晶与热力学行为研究[J];材料科学与工艺;2001年03期
8 杨军平,高绪珊,童俨;碳纳米管增强PA6纤维的性能[J];材料研究学报;2004年05期
9 蒋阳,夏永红,程继贵;石墨/ZTA自润滑陶瓷基复合材料摩擦学特性的研究[J];粉末冶金技术;1999年04期
10 刘如铁,李溪滨;MoS_2对镍基自润滑材料摩擦学特性的影响[J];粉末冶金技术;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李娟;碳纳米管/尼龙6复合材料的结构与性能研究[D];浙江大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;环氧/碳纳米管复合材料获突破[J];中国粉体工业;2008年04期
2 赵德旭;李巧玲;;碳纳米管/环氧树脂复合材料的研究进展[J];塑料科技;2009年12期
3 籍军,周涵,刘伟;分子模拟在碳纳米管研究中的应用[J];计算机与应用化学;2005年04期
4 赵萍;任学华;孙康宁;范景诚;;碳纳米管添加量对生物骨水泥复合材料力学性能的影响[J];山东化工;2007年02期
5 唐玉生;顾军渭;;碳纳米管改性双马来酰亚胺/碳纤维复合材料力学性能研究[J];塑料工业;2007年11期
6 徐绍彬;任文坛;张勇;张隐西;;环氧化丁腈橡胶/羧基化碳纳米管复合材料的制备与性能研究[J];特种橡胶制品;2010年04期
7 刘家琴;吴玉程;薛茹君;胡小晔;;碳纳米管/聚合物功能复合材料的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2005年06期
8 郭铁波;杨庆祥;;碳纳米管复合材料的研究应用现状与展望[J];燕山大学学报;2006年01期
9 曹东;;成形工艺对碳纳米管/聚苯胺导电性能影响(英文)[J];科学技术与工程;2008年19期
10 李红雁;;碳纳米管/聚合物复合材料的制备研究[J];林区教学;2010年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何素芹;黄玉伟;刘文涛;朱诚身;;尼龙66/酸化修饰碳纳米管复合材料的制备与电学性能[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
2 陈黎;蔡萱;沈新宇;童华;;原位沉淀法制备羟基磷灰石/壳聚糖-碳纳米管复合材料[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
3 王永坤;陈利;徐志伟;王晓生;;碳纳米管对多尺度杂化复合材料力学性能的影响[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
4 袁丽娟;吴昊;吴德峰;;聚丁二酸丁二酯/碳纳米管复合材料的熔融结晶行为研究[A];“国际化学年在中国”——中国化学会第三届全国热分析动力学与热动力学学术会议暨江苏省第三届热分析技术研讨会论文集[C];2011年
5 刘璐琪;;高性能碳纳米管纤维制备及其在传统复合材料中界面性能的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 张君辉;曹慧群;朱美芳;孙宾;周哲;陈彦模;;聚苯胺原位包覆γ-Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的合成与表征[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
7 尚雪梅;容一鸣;余世浩;李启友;;功能化碳纳米管在复合材料中的应用研究进展[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
8 彭慧胜;孙雪梅;廖贵攀;朱胤超;曹惠;;功能有机/无机复合材料[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
9 刘夏;刘健;杨庆生;;界面层厚度和模量对CNT复合材料有效性能的影响[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 李健;;碳纳米管对表面改性碳纤维增强聚酰胺6复合材料摩擦学性能的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 亚兰;亚什兰在华代理TA公司PVC复合材料[N];中国化工报;2008年
2 郑英;江阴自主研发产品获JEC复合材料展创新奖[N];江阴日报;2010年
3 黄丽娟胡伟滨 记者 王方遒;亚洲最大复合材料生产基地在哈建成[N];哈尔滨日报;2007年
4 朱剑红;中国建材收购德国企业[N];人民日报;2007年
5 记者 刘棉柳;EPMC复合材料发展进入新阶段[N];广东科技报;2005年
6 记者 杨静;中国复合材料集团锁定“三高”产品[N];中国建材报;2006年
7 尔基;专注指向成功[N];现代物流报;2007年
8 朱江;帝斯曼复合材料树脂集团推出两个新产品[N];中国建材报;2008年
9 广文;秦皇岛奥体中心获赠“复合材料轻型抗爆炸容器”[N];人民公安报;2008年
10 洋洋;澳大利亚将试飞模块化全复合材料无人机[N];中国航空报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵瑾朝;聚氨酯/表面修饰碳纳米管复合材料的制备与导热、电绝缘行为[D];华中科技大学;2011年
2 荣常如;聚芳醚/纳米碳复合材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2010年
3 康建立;铜基体上原位合成碳纳米管(纤维)及其复合材料的性能[D];天津大学;2009年
4 王秀英;功能氧化物/碳纳米管复合材料的制备与性质研究[D];吉林大学;2009年
5 刘芙;碳管负载纳米颗粒及碳管/高分子复合材料的表征及应用[D];浙江大学;2008年
6 施冬莉;碳纳米管及其复合材料的力学性能研究[D];清华大学;2005年
7 赵萍;CF/CNTs增强磷酸钙骨水泥复合材料及其生物相容性评价[D];山东大学;2005年
8 李文华;碳纳米管的修饰及改性聚丙烯复合材料的研究[D];湖南大学;2008年
9 王建国;多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料结构与性能的研究[D];浙江大学;2006年
10 袁辉;碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史丹;金属氧化物/碳纳米管复合材料的制备及性能研究[D];浙江大学;2011年
2 黄玉伟;PA66/MWCNTs复合材料的制备及导电性研究[D];郑州大学;2010年
3 孟云飞;碳纳米管/聚丙烯腈复合材料的研究[D];黑龙江大学;2010年
4 王俊;碳纳米管表面接枝聚合物及其复合材料的研究[D];合肥工业大学;2010年
5 冯春芳;天然橡胶/碳纳米管复合材料高性能化研究[D];海南大学;2010年
6 胡斌;聚丙烯/碳纳米管复合材料的制备及结构与性能研究[D];华东理工大学;2011年
7 张小青;Fe_3O_4/MWCNTs/PVDF复合材料的制备及其介电性能研究[D];哈尔滨师范大学;2011年
8 于长荣;功能性聚丙烯基纳米复合材料的研究[D];北京化工大学;2011年
9 翟瑞瑞;基于石墨烯及其复合材料电化学传感研究[D];北京化工大学;2011年
10 卜军;含端乙焕基硅/氮树脂及其复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026