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《宁波大学》 2009年
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SiO_2纳米颗粒改性尼龙6的力学性能研究

李靖  
【摘要】:随着纳米技术的发展,用无机纳米颗粒来改性聚合物是近些年研究的热点。纳米复合材料可以显著改良基体材料的某些性能,利用SiO_2纳米颗粒填充能增强和增韧尼龙6材料,大大拓宽了其应用领域。然而国内外对这些性能的研究主要限于准静态加载条件下,在很多情况下材料可能会承受冲击甚至爆炸载荷的作用,因此,需要在一个更宽的应变率范围(从准静态到冲击动态)来全面揭识纳米粒子的增强增韧效果。 本文的二~五章对纳米SiO_2/尼龙6复合材料(其中纳米SiO_2颗粒的体积含量为0%、1%、2%、3%)进行了实验研究:首先通过MTS液压伺服材料试验机进行了低应变率下的实验,采用现有的分离式霍普金森压杆(SHPB)和改进后的直接拉伸式霍普金森拉杆(SHTB)进行了高应变率下的冲击实验,研究了其从准静态到动态(应变率范围:10-3/s~103/s)的拉伸及压缩力学性能;随后利用扫描电镜和X射线衍射仪(XRD)研究了纳米颗粒在基体中的分布情况及加入SiO_2以后材料的结晶变化;最后讨论了应变率效应以及纳米颗粒含量对基体的影响,分析了SiO_2纳米颗粒对尼龙6基体材料的改性效果。结果表明,复合材料的屈服强度随应变率的增加而增加,抗变形能力和弹性模量及断裂伸长率随纳米SiO_2颗粒含量的增加先增加后降低。在纳米颗粒含量较低时复合材料的力学性能较好,含量继续增加会出现力学性能变差、脆化现象。 本文的第六章进行了理论研究工作:基于从实验中材料所表现出来的宏观力学性能,从微观的角度出发,建立SiO_2纳米颗粒与尼龙6基体相互作用的界面微结构模型,试图说明纳米颗粒对材料的增强效果和解释实验现象。结论是:纳米复合材料力学性能的改变与颗粒和基体形成的界面结构有关。本文最后从现有的增强增韧模型出发,结合本实验的实际情况,讨论了SiO_2对尼龙6的增韧机理。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

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【参考文献】
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