有机高岭土/PA6纳米复合材料的制备及其性能研究

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聚已内酰胺(PA6)是工程塑料中开发最早的品种,也是目前聚酰胺中产量最大的一种。为了提高其使用途径,使其向高功能化、高性能化方面发展,必须对其性能进一步提高。因此本文利用不同方法改性的蒙脱土(MMT)和埃洛石(HNTs),通过熔融插层法,将纳米高岭土填充到PA6基体中,达到增强和降低吸水率目的。本文采用了十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)和酚醛(PF)分别对MMT进行了有机改性,使MMT得到充分的剥离和有机包覆。两种改性方法得到的有机MMT的粒径都达到了30nm左右。并研究了改性剂含量对MMT活化率的影响,实验表明OTAC的用量为5%、PF用量为7%时,MMT的活化率接近于100%。利用改性过的两种有机MMT与PA6双螺杆挤出熔融共混,对比研究了两种有机MMT对PA6各项性能的影响。对比研究表明新型的酚醛蒙脱土(PF-MMT)对PA6性能的提高优于十八烷基三甲基氯化铵蒙脱土(O-MMT),且用量为3%时PF-MMT改性PA6复合材料的综合性能最佳。材料的拉伸强度、弯曲强度和维卡软化温度分别提高12.3%、58.8%和2%,试样重量吸水率由3.9%降至3.0%下降了25%左右。采用KH550改性HNTs,研究了KH550对其活化率的影响。实验表明,当KH550的用量为2%时就能使HNTs的活化率接近于100%。改性的HNTs呈分散均匀的100nm左右的纳米管。利用PF-MMT复配KH550-HNTs(K-HNTs)改性PA6,制备一种新型复合材料。研究了不同复配比例对复合材料各项性能的影响。复合材料热维卡软化点提高了5℃;且材料的吸水率也得到了进一步的降低,试样重量吸水率由3.9%降至2.0%下降了50%左右。力学性能方面,材料拉伸强度提高了10MPa左右,而断裂伸长率下降了25%。弯曲强度得到了尤为突出的增强,复合材料最高强度为100MPa较纯PA6(32MPa)提高了212.5%,较含PF-MMT3%的PA6复合材(54MPa)提高了85%。总体来说,有机改性的蒙脱土和埃洛石对PA6的刚强性、耐热性能和抗吸水性都有不同程度的提高。
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