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《浙江工业大学》 2007年
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PA6/PP/CNTs三元复合材料的制备与性能研究

孙莉  
【摘要】: 采用多单体熔融接枝共聚技术制备得到了四种不同结构的新型相容剂PP-g-(MAH-co-St)、PP-g-(MMA-co-St)、PP-g-(GMA-co-St)、PP-g-(ITA-co-St),其接枝率分别为1.52、1.86、2.52、2.19(wt%);用浓硝酸、王水和己内酰胺单体对碳纳米管进行表面氧化和接枝改性,得到了三种不同表面特性的改性碳纳米管;利用熔融共混法制备得到了尼龙6(PA6)/聚丙烯(PP)、PA6/PP/相容剂、PA6/PP/相容剂/碳纳米管(CNTs)三种共混和纳米复合材料。借助傅立叶红外光谱(FTIR)、差动热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及转矩流变和毛细管流变等现代分析测试手段研究了相容剂、碳纳米管表面处理及添加对PA6/PP共混和复合材料的结晶性能、摩擦磨损性能、吸水性能、加工流变性能、热性能、相容性等的影响规律。 研究结果表明,碳纳米管的加入对PA6/CNTs复合材料中PA6具有结晶成核作用,使PA6的结晶速率和结晶温度提高,同时可在不同程度上降低PA6的摩擦系数和磨损量,对PA6具有一定的抗磨改性作用。表面羧基(-COOH)含量不同,碳纳米管对PA6摩擦磨损性能的改性效果不同:羧基含量多、碳纳米管长度短,与基体PA6的界面作用力强,则有利于碳纳米管在PA6基体中分散,在滑动摩擦过程中易以适当的形变形式释放摩擦力,从而降低材料的磨损量。对PA6/CNTs复合材料的动态机械性能分析表明:CNTs的加入可提高PA6的储能模量和损耗模量,加入上述不同碳纳米管的PA6/CNTs复合材料储能模量和损耗模量大小顺序为PA6/CNTs3~#>PA6/CNTs1~#>PA6/CNTs2~#>PA6。 PP-g-(MAH-co-St)、PP-g-(MMA-co-St)、PP-g-(GMA-co-St)、PP-g-(ITA-co-St)四种相容剂的结晶行为研究表明:四种不同单体组成的支链对相容剂中PP结晶都能起结晶成核作用,在较低的过冷条件下就会产生大量晶核,使得PP结晶温度提高,结晶峰宽AW相对于纯PP变窄,同时产生部分β晶型。研究还发现,相容剂的加入可以不同程度地降低PA6/PP复合材料的吸水率。 PA6/PP/相容剂、PA6/PP/相容剂/CNTs复合材料研究表明:相容剂的加入可以使PP均匀分散在PA6基体中;酸氧化CNTs和表面己内酰胺原位接枝聚合的碳纳米管YWCNTs均能够均匀分散在相容剂增容的PA6/PP体系中;碳纳米管表面处理状况对PA6与PP相的粘结强度和PA6/PP/CNTs(YWCNTs)复合材料的摩擦磨损性能均有重要影响;表面含有-COOH基团的酸氧化CNTs与PA6链段上的-NH_2会发生酰胺化反应,从而使CNTs选择性地分散在PA6相中。PA6/PP/PP-g-(ITA-co-St)复合材料中,由于ITA含有两个-COOH,故PP-g-(ITA-co-St)易与YWCNTs表面上的-NH_2酰胺化反应,从而提高PP与YWCNTs的相容性,使YWCNTs更容易分散在PP相中;PA6/PP/PP-g-(ITA-co-St)/YWCNTs复合材料在滑动摩擦过程中形成了均匀的转移膜,因此复合材料的磨损量最低,耐磨性最好。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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