（冶金物理化学专业论文）mc尼龙无机纳米复合材料的制备、结构及性能研究.pdf

博士学位论文摘要 摘要 本论文在详细评述聚合物无机纳米复合材料和m c 尼龙研究进展的 基础上，以提高m c 尼龙的力学性能和耐热性能为主要目标，从m c 尼 龙无机纳米复合材料的系统设计、无机纳米材料的筛选、无机纳米材料 的制备及表征、无机纳米材料的表面改性、m c 尼龙无机纳米复合材料 的原位分散聚合法制备及表征、m c 尼龙无机纳米复合材料的原位分散 聚合法制备过程的动力学研究等方面，对m c 尼龙无机纳米复合进行了 系统的研究。 1 、对己内酰胺阴离子聚合反应机理进行了详细的讨论，分析了各种 工艺因素对m c 尼龙阴离子聚合反应过程的影响；对无机纳米粒子进行 了选择设计，通过试验对无机纳米材料进行了筛选，结果表明：酸性纳 米氧化物和两性纳米氧化物对m c 尼龙的聚合反应过程都有阻聚作用， 选定了纳米c a c 0 3 ，纳米a 】2 0 3 和稀土纳米氧化物等纳米材料作为研究 对象；设计出三种合成m c 尼龙无机纳米复合材料的原位聚合工艺，并 确定了最优的合成工艺。 2 、用水热法合成了六种稀土元素( l a 、n d 、s m 、g d 、d y 、e r ) 的 氢氧化物纳米线和氧化物纳米线。用x r d 、t e m 和t g 等现代分析手段 对其进行了表征，研究了水热反应条件对产物结构、形貌和大小的影响， 确定了水热法合成稀土氧化物纳米线的最优工艺，水热法合成稀土氧化 物纳米线的最佳工艺条件为：o h 。的浓度为0 1 m 0 1 l - l 2 m 0 1 l ，反应时 间为4 5 h ，反应温度为2 3 0 2 5 0 0 c ，煅烧温度为8 0 0 。c ，煅烧时间为2 h 。 3 、用超声波一水热偶合法合成了a 1 0 0 h 纳米棒和a 1 2 0 3 纳米棒，用 x r d 、t e m 和t g 等现代分析手段对其进行了表征，研究了水热反应条 件对产物的物相、组成、形貌和大小的影响。结果表明：( 1 ) 碳酸铵和硝 酸铝的物质的量之比不影响产物的物相，主要影响产物形貌、大小和产 率；( 2 1 反应时间和反应温度对产物的形貌形响不大，主要影响产物的物 相、组成和大小；( 3 ) a 1 0 0 h 在不同的温度下煅烧可得到不同物相的纳米 a 1 2 0 3 ，在6 0 0 0 c ，煅烧2 h ，得到丫a 1 2 0 3 ，y - a 1 2 0 3 的形貌与a 1 0 0 h 的形 貌相似，团聚情况很少；( 4 ) 水热法制备丫a 1 2 0 3 纳米棒的最佳工艺条件为： 碳酸铵和硝酸铝的物质的量之比为1 1 5 ，反应时间为删，反应温度为 2 5 0 0 c ，煅烧温度为6 0 0 0 c ，煅烧时间为2 h 。 4 、用超声波偶联剂法对稀土纳米氧化物进行表面改性，并用沉降 博士学位论文摘要 体积分析，红外光谱分析和t e m 分析等手段对改性效果进行表征，研究 了分散介质、超声时间、反应温度、偶联剂的种类及用量等因素对稀土 纳米氧化物改性效果的影响，并对改性机理进行探讨，结果表明：( 1 ) 钛 酸酯系列偶联剂的改性效果优于硅烷偶联剂；( 2 ) 改性的最佳工艺条件为： 分散介质为丙酮，温度为2 5 。c ，超声时间为3 0 4 0 m i n ，偶联剂为钛酸酯 偶联剂n d z l 0 2 ，其最佳用量为稀土纳米氧化物质量的6 5 ；f 3 ) 稀土 纳米氧化物主要是通过化学吸附与钛酸酯偶联剂结合的。 5 、首次用均匀设计法和人工神经网络技术对原位分散聚合法制备 m c 尼龙碳酸钙纳米复合材料的聚合工艺进行了优化研究，确定了原位 分散聚合法制备m c 尼龙碳酸钙纳米复合材料的最优工艺条件。原位分 散聚合法制备m c 尼龙碳酸钙纳米复合材料的最优工艺条件为：纳米碳 酸钙的用量为1 0 ，催化剂的用量为0 1 5 ，活化剂的用量0 3 6 ，浇 注温度为1 3 2 0 c ，模具温度1 6 0 。c 。 6 、用原位分散聚合法制备了m c 尼龙c a c 0 3 纳米复合材料，并对其 结构和性能进行了表征，研究了纳米碳酸钙的用量对m c 尼龙稀土纳米 氧化物的结构和性能的影响。结果表明：( 1 ) 用原位分散聚合法制备m c 尼龙c a c 0 3 纳米复合材料是可行的，c a c 0 3 纳米粒子基本上以原生粒子 均匀分散到m c 尼龙基体中；( 2 ) 纳米c a c o ，对m c 尼龙具有增强和增 韧双重效果，m c 尼龙c a c 0 3 纳米复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度 随着纳米c a c o ，用量的增加先增大后减小，而其断裂伸长率随着纳米 c a c 0 3 用量的增加减小。 7 、首次用原位分散聚合法制备了一系列m c 尼龙稀土纳米氧化物 ( l a z 0 3 、s m 2 0 3 、n d 2 0 3 、g d 2 0 3 、d y 2 0 3 ) 复合材料，并对其结构和性能进 行了表征。结果表明：( 1 ) 用原位分散聚合法制各m c 尼龙稀土纳米氧 化物复合材料是可行的，稀土氧化物纳米粒子均匀分散于m c 尼龙基体 中，团聚情况很少；( 2 ) 稀土纳米氧化物没有改变m c 尼龙的结晶形态， 但使其的晶格尺寸发生了一定程度的改变；( 3 ) m c 尼龙稀土氧化物复 合材料的力学性能明显优于m c 尼龙的力学性能，稀土纳米氧化物对 m c 尼龙同时具有增强和增韧双重效果：( 4 ) 不同种类的稀土纳米氧化物 对m c 尼龙的热稳定性影响不同，复合材料的热稳定性随着稀土纳米氧 化物用量的增加而增大；( 5 ) 研究了稀土纳米氧化物的用量对m c 尼龙 的结构和性能的影响，结果表明：当稀土纳米氧化物用量小于l 时，稀 土纳米氧化物均匀分散于m c 尼龙基体中，团聚情况很少，当稀土纳米 氧化物的用量大于l 后，团聚情况较严重；复合材料的拉伸强度、断裂 博士学位论文摘要 伸长率、缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量随着稀土纳米氧化物用量 的增加都呈先升后降的趋势；( 6 ) 对稀土纳米氧化物对m c 由尼龙的增强 增韧机理进进行了探讨，结果表明：稀土氧化物纳米粒子与m c 尼龙分 子之间的作用力既有物理作用也存在化学键，稀土氧化物纳米粒子在 m c 尼龙基体中起到物理化学交联点的作用，因而可显著提高m c 尼龙 的综合性能。 8 、用原位分散聚合法制备了一系列m c 尼龙a 1 ：0 3 纳米复合材料， 并对其结构和性能进行了表征，研究了纳米a 1 2 0 3 的用量对m c 尼龙稀 土纳米氧化物的结构和性能的影响。结果表明：( 1 ) 用原位分散聚合法制 备m c 尼龙a 1 2 0 3 纳米复合材料是可行的，a 1 2 0 3 纳米粒子均匀分散于 m c 尼龙基体中，团聚情况很少；( 2 ) 纳米a 1 2 0 3 的加入可改善m c 尼龙 的力学性能，对m c 尼龙具有增强和增韧的双重效果；( 3 ) 纳米a 1 ：0 3 的 加入使m c 尼龙a 1 2 0 3 纳米复合材料起始阶段的分解温度略有降低。 9 、首次用非等温反应动力学方法对m c 尼龙制备和m c 尼龙稀土 纳米复合材料制备过程的反应动力学进行了研究，设计了一种测定m c 尼龙制各和m c 尼龙稀土氧化物纳米复合材料制备过程温度与时间关系 曲线的方法，用非等温反应动力学方法中的微分法对数据进行处理，用 多元回归法确定其表观动力学参数。结果表明：( 1 ) m c 尼龙和m c 尼 龙稀土氧化物纳米复合材料制备过程的动力学特征基本相似，是一个并 行的聚合结晶过程；( 2 ) 稀土纳米氧化物对m c 尼龙制备的阴离子聚合 反应有促进作用；( 3 ) m c 尼龙制备和m c 尼龙稀土氧化物纳米复合材 料制备过程的表观活化能在9 0 1 4 5 k j m o l 以之间，反应级数在0 9 一l 之间， 频率因子在1 0 8 1 0 1 4 之间。m c 尼龙制备和m c 尼龙，稀土氧化物纳米复 合材料制备过程属化学反应步骤控制。 关键词m c 尼龙，纳米复合材料，原位聚合，纳米碳酸钙，稀土，纳米 氧化铝，力学性能，动力学，水热法 1 1 1 博士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t b a s e do nt h ed e t a i lc o m m e n to nt h ep r o g r e s so ft h er e s e a r c ho f p o l y m e r i n o r g a n i cn a n o c o m p o s i t e sa n dm cn y l o n ，w i t ht h ei m p r o v e m e n t o fm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fm cn y l o na n di t sh e a t - r e s i s t i n gp r o p e r t i e sa s t h em a i nt a r g e t ，t h i sd i s s e r t a t i o nm a d eas y s t e m a t i c s t u d yo nm c n y l o n i n o r g a n i cn a n o c o m p o s i t e s f r o mt h e s y s t e m a t i cd e s i g n o fm c n y l o n i n o r g a n i cn a n o c o m p o s i t e s ，t h ec h o i c eo fi n o r g a n i cn a n o m a t e r i a l s ， t h e p r e p a r a t i o n a n dc h a r a c t e r i z a t i o no fi n o r g a n i cn a n o m a t e r i a l s ，t h e s u r f a c em o d i f i c a t i o no fi n o r g a n i cn a n o m a t e r i a l s ，t h ep r e p a r a t i o na n d c h a r a c t e r i z a t i o no fm c n y l o n i n o r g a n i cn a n o c o m p o s i t e s ，t ot h ed y n a m i c s s t u d yo ft h ep r o c e s so fp r e p a r i n gm cn y l o n i n o r g a n i cn a n o c o m p o s i t e se t c a s p e c t s 1 、t h er e a c t i o nm e c h a n i s mo fc a p r o l a c t a ma n i o np o l y m e r i z a t i o nw a s d i s c u s s e di nd e t a i l ；t h ee f f e c to fv a r i o u st e c h n o l o g yf a c t o r so nt h ep r o c e s s o fm cn y l o na n i o np o l y m e r i z a t i o nr e a c t i o nw a sa n a l y z e d i n o r g a n i c n a n o p a r t i c l e sw e r ed e s i g n e da n ds i e v e dt h r o u g hs p e c i f i ce x p e r i m e n t t h e r e s u l t si n d i c a t et h a tb o t ha c i d i cn a n o - o x i d ea n da m p h o t e r i cn a n o - o x i d e h a v et h eh i n d e r i n gp o l y m e r i z a t i o ne f f e c to nt h ep r o c e s so fm cn y l o n p o l y m e r i z a t i o nr e a c t i o n n a n o - c a c 0 3 ，n a n o a 1 2 0 3 a n dr a r e - e a r t h n a n o o x i d e ，e t c h a v e b e e ns e l e c t e da st h e s t u d y i n go b j e c t t h r e e c a t e g o r i e s o f t e c h n o l o g y w e r ed e s i g n e dt ot h e p o l y m e r i z e d m c n y l o n i n o r g a n i cn a n o c o m p o s i t e sv i ai n s i t up o l y m e r i z a t i o na n dt h e b e s t i - - 3 1 y m e r i z i n gt e c h n o l o g y w a sc o n f i r m e da f t e r b e i n gc o m p a r e d a n d a n a l y z e d 2 、s i xk i n d so f n a n o l i n eo f r a r e e a r t hh y d r o x i d e ( l 。( o i - 0 3 ，n d ( o h ) 3 ， s m ( o d 3 ，g d ( o h ) 3 ，d y ( o h ) 3 ，e r ( o i - 1 ) 3 ) a n ds i xk i n d so fn a n o l i n eo f r a r e e a r t ho x i d e ( l a 2 0 3 ，n d 2 0 3 ，8 m 2 0 3 ，g d 2 0 3 ，d y 2 0 3 ，e r 2 0 3 ) w e r ep r e p a r e d b y m e a n so fh y d r o t h e r m a lm e t h o d t h e yw e r ec h a r a c t e r i z e db ym e a n so f x r d t e ma n dt ge t cm o d e ma n a l y s i sm e t h o d s t h ee f f e c t so f h y d r o t h e l t n a lr e a c t i o nc o n d i t i o n so nt h es t r u c t u r e t h ef o l r na n dt h es i z eo f p r o d u c tw e r es t u d i e d t h e b e s tt e c h n o l o g yc o n d i t i o n sf o rp r e p a r i n g n a n o 1 i n ea n dn a n o r o do fr e 2 0 3b ym e a n so fh y d r o t h e r m a lm e t h o dw e r e 博士学位论文a b s t r a c t c o n f i r m e d t h e ya r et h ec o n c e n t r a t i o no fo h - 1i s 0 1m 0 1 l - 2t 0 0 1 l 一 t h er e a c t i o nt i m ei s4 - 5 h ；t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s2 3 0 - 2 5 0 。c ；t h e f o r g i n gt e m p e r a t u r ei s8 0 0 。c ，t h ef o r g i n gt i m ei s2 h 3 、a i o o hn a n o r o da n da 1 2 0 3n a n o - r o dw e r es y n t h e s i z e db yt h e a p p r o a c ho fu l t r a s o n i c - h y d r o t h e r m a lm e t h o d t h e yw e r ec h a r a c t e r i z e db y m e a n so fx r d ，t e m ，t ge t cm o d e ma n a l y s i sm e a n s t h ee f f e c t so f h y d r o t h e r m a lr e a c t i o nc o n d i t i o n so nt h es t r u c t u r e ，t h ec o m p o s i t i o na n dt h e s i z eo fp r o d u c tw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a t ( 1 ) t h ep r o p o r t i o n b e t w e e n ( n h 4 ) 2 c 0 3a n da l ( n 0 3 ) 3d o e s n ti n f l u e n c et h ep h y s i c a lp h a s eo f p r o d u c t ，m a i n l y i n f l u e n c ei t s s h a p e ，s i z e a n d p r o d u c t i v er a t e ；( 2 ) t h e r e a c t i o nt i m et h er e a c t i o nt e m p e r a t u r eh a v eal i t t l ee f f e c to nt h es h a p eo f p r o d u c t ，b u t h a v em a i ne f f e c to nt h e p r o d u c t sp h y s i c a lp h a s e ， c o m p o s i t i o na n ds i z e ；( 3 ) d i f f e r e n tp h y s i c a lp h a s eo fn a n o a 1 2 0 3c a nb e o b t a i n e db yf o r g i n gt h en a n o a 1 0 0 ha td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e ，a t6 0 0 。c ， f o r g i n gf o r2 h ，) - a 1 2 0 3c a nb eg o t t e n ，t h es h a p eo f7 - a 1 2 0 3i s s i m i l a rt o t h a to fa i o o h ，w i t hl i t t l ec l u s t e r ；( 4 ) t h eb e s tt e c h n o l o g yc o n d i t i o n so f s y n t h e s i z i n ga 1 2 0 3n a n o r o db ym e a n so fh y d r o t h e r m a lm e t h o da r e ：t h e p r o p o r t i o nb e t w e e n ( n h 4 ) 2 c 0 3a n da 1 ( n 0 3 ) 3i sl 1 5 ：t h er e a c t i o nt i m ei s 5 h ；t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s2 5 0 。c ，f o r g i n gt e m p e r a t u r ei s6 0 0 。c ；t h e f o r g i n gt i m ei s2 h 4 、t h es u r f a c eo fr a r ee a r t hn a n o o x i d ew a sm o d i f i e db yu s i n g u l t r a s o n i c c o u p l i n ga g e n t w a ss t u d i e dt h em o d i f i c a t i o nr e s u l t sw e r e c h a r a c t e r i z e d b y m e a n so fs e d i m e n t a t i o nv o l u m ea n a l y s i s ，i n f r a r e d s p e c t r u ma n a l y s i sa n dt e ma n a l y s i se t c t h ee f f e c to fd i s p e r s i n gm e d i u m ， u l t r a s o n i ct i m e ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，t h ec a t e g o r i e so fc o u p l i n ga g e n ta n d i t su s e da m o u n to nm o d i f i c a t i o nr e s u l t sw a ss t u d i e da n di t sm o d i f i c a t i o n m e c h a n i s mw a se x p l o r e d t h er e s u l ti n d i c a t e st h a t ( 1 ) t h em o d i f i c a t i o n r e s u l to ft i t a n i u m a c i de s t e rs e r i e sc o u p l i n ga g e n ti sb e t t e rt h a nt h a to f s i l i c o na l k a l i n ec o u p l i n ga g e n t ；( 2 ) t h eb e s tt e c h n o l o g yc o n d i t i o no f m o d i f i c a t i o ni s ：t h ed i s p e r s i n gm e d i u mi sa c e t o n e ，t e m p e r a t u r e 2 5 。c ， u l t r a s o n i ct i m e3 0 - 4 0 m i n ，c o u p l i n ga g e n tt i t a n i u m a c i de s t e rc o u p l i n g a g e n tn d z10 2 t h eb e s tu s e da m o u n ti s6 5 o fr a r ee a r t hn a n o - o x i d e ； ( 3 ) r a r e e a r t hn a n o o x i d ei sm a i n l yc o m b i n e dw i t ht i t a n i n ma c i de s t e r c o u p l i n ga g e n tn d z 10 2b yc h e m i s t r ya d s o r p t i o n v 博士学位论文 a b s t r a c t 5 、i ti st h ef i r s tt i m eh a v i n ga p p l i e dt h eu n i f o r md e s i g nm e t h o da n d a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r d t e c h n o l o g y t ot h e o p t i m i z a t i o n s t u d y o f d i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o nt e c h n o l o g yp r e p a r i n g m c n y l o n c a c 0 3 n a n o c o m p o s i t e sb ym e a n so fi ns i t ud i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o n ，c o n f i r m i n g t h eb e s t t e c h n o l o g y c o n d i t i o no f p r e p a r i n g m c n y l o n c a c 0 3 n a n o c o m p o s i t e sv i ai ns i t ud i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o n t h eb e s tt e c h n o l o g y c o n d i t i o n o fp r e p a r a t i o no fm cn y l o n c a c 0 3n a n o c o m p o s i r e si st h e a m o u n to fn a n om a t e r i a lu s e di s1 0 ：t h ea m o u n to fc a t a l y s tu s e di s 0 15 ；t h ea m o u n to fa c t i v a t o rbu s e di s0 3 6 ，t h ep o u r i n gt e m p e r a t u r e i s1 3 2 。c ，t h em o d e lt e m p e r a t u r ei s1 6 0 * c 6 、m cn y l o n c a c 0 3n a n o c o m p o s i t e sw e r ep r e p a r e db ym e a n so fi n s i t u d i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o n ；t h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e s o fm c n y l o n c a c 0 3n a n o c o m p o s i t e sw e r ec h a r a c t e r i z e db ym e a n so fs e m ，x r d a n dt ge t cm o d e ma n a l y s i sm e a n s t h er e s u l ts h o w st h a t ：( 1 ) i ti s p r a c t i c a lt op r e p a r em cn y l o n c a c 0 3n a n o c o m p o s i t e sb y m e a n so f s u p e r s o n i cd i s p e r s e di n s i t up o l y m e r i z a t i o n ，c a c 0 3n a n o p a r t i c l e sa r e b a s i c a l l yd i s t r i b u t e de v e n l yi nt h em cn y l o nm a t r i xi nt h ef o r mo fo r i g i n a l p a r t i c l e s ( 2 ) n a n o c a c 0 3h a st h ed o u b l ee f f e c t so fs t r e n g t h e n i n ga n d t o u g h i n g m cn y l o n ；t e n s i l e s t r e n g t h a n d i m p a c ts t r e n g t h o fm c n y l o n c a c 0 3n a n o c o m p o s i t e sf i r s ti n c r e a s e sa n dt h e nr e d u c e sw i t ht h e i n c r e a s eo ft h ea m o u n to fn a n o c a c 0 3 ，b u ti t s e l o n g a t i o n a tb r e a k d e c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo f t h ea m o u n to f n a n o c a c 0 3 7 、i ti st h ef i r s tt i m eh a v i n gp r e p a r e das e r i e so f m c n y l o n r a r e e a r t h o x i d e s ( l a 2 0 3 ，s m 2 0 3 ，n a 2 0 3 ，g d 2 0 3 ，d y 2 0 3 ) n a n o c o m p o s i t e sv i ai ns i t u d i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o n t h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so fn a n o c o m p o s i t e s w e r ec h a r a c t e r i z e db ym e a n so fs e m ，x r da n dt ge t cm o d e ma n a l y s i s m e a n s t h er e s u l ts h o w st h a t ：( 1 ) i ti s p r a c t i c a l t o p r e p a r em c n y l o n r a r e - e a r t h o x i d e n a n o c o m p o s i t e s v i ai ns i t u d i s p e r s i o n p o l y m e r i z a t i o n ，t h er a r e - e a r t ho x i d en a n op a r t i c l e sd i s t r i b u t ee v e n l yi n m cn y l o nm a t r i x ，w i t hl i a l ec l u s t e r ；( 2 ) r a r e - e a r t hn a n o - o x i d ed o e s n t c h a n g et h ec r y s t a ls t r u c t u r eo fm cn y l o n ，b u tc h a n g et h ec r y s t a ls i z ei n s o m ee x t e n t ；( 3 ) t h em e c h a n i c a lp r o p e r t yo fm c n y l o n r a r e e a r t h o x i d e n a n o c o m p o s i t e s i s a p p a r e n t l ys u p e r i o rt ot h a to fm cn y l o n ，w i t ht h e d o u b l er e s u l to fs t r e n g t h e n i n ga n dt o u g h i n gm cn y l o na tt h es a m et i m e ； 博士学位论文a b s t r a c t ( 4 ) d i f f e r e n tk i n d so fr a r ee a r t hn a n o - o x i d eh a v ed i f i e r e n te f f e c to nt h e t h e r m a ls t a b i l i t yo fm c n y l o n t h et h e r m a ls t a b i l i t yo fm cn y l o nr a i s e s w i t ht h e i n c r e a s eo fr a r ee a r t hn a n o - o x i d e ( 5 ) h o wt h ec o n t e n to fr a r e e a r t hn a n o - o x i d ea f f e c t e dt h es t r u c t u r ea n dt h em e c h a n i c a lp r o p e r t yo fm c n y l o nw a ss t u d i e d t h er e s u l ts h o w st h a t ：w h e nt h ec o n t e n to fr a r ee a r t h n a n o o x i d ei sl e s st h a n1 r a r ee a r t ho x i d en a n o - p a r t i c l e sd i s t r i b u t e s e v e n l yi nm cn y l o no r g a n ，w i t hal i t t l ec l u s t e r ；a f t e rt h eu s e da m o u n to f r a r ee a r t hn a n o - o x i d ei sm o r et h a n1 t h er a r ee a r t ho x i d en a n o p a r t i c l e s c l u s t e rb e c o m e ss e v e r e r ；w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ec o n t e n to fr a r ee a r t h n a n o o x i d e ，t h et r e n da p p e a r st or i s ef i r s ta n dt h e nf a l li nt h ec o m p o s i t e s 7 t e n s i l es t r e n g t h ，e l o n g a t i o na tb r e a k ，i m p a c ts t r e n g t h ，f l e x u r a ls t r e n g t ha n d f l e x u r a l m o d u l u s ( 6 ) t h e m e c h a n i s mo fh o wr a r e e a r t hn a n o o x i d e s t r e n g t h e n e da n dt o u g h e dt h em cn y l o nw a se x p l o r e d t h er e s u l tr e v e a l s t h a tt h ea c t i n gf o r c eb e t w e e nt h en a n o p a r t i c l e so fr a r e - e a r t hn a n o - o x i d e a n dm o l e c u l e so fm c n y l o nh a sp h y s i c sa c t i o na sw e l la sc h e m i s t r yb o n d ， r a r ee a r t ho x i d en a n o p a r t i c l e sp l a yt h ep a r to fp h y s i c s c h e m i c a lj o i n ti n t h em cn y l o nm a t r i x ；t h e r e f o r e ，t h e yc a r l a p p a r e n t l yi m p r o v et h em c n y l o n sc o m p r e h e n s i v en a t u r e 8 、as e r i e so fm c n y l o n a 1 2 0 3n a n o c o m p o s i t e sw e r ep r e p a r e dv i ai n s i t u d i s p e r s i o n - p o l y m e r i z a t i o n t h e s t r u c t u r ea n d p r o p e r t i e s o f n a n o c o m p o s i t e sw e r ec h a r a c t e r i z e db ym e a n so fs e m ，x r da n dt ge t c m o d e ma n a l y s i sm e a n s t h er e s u l ts h o w st h a t ：( 1 ) i ti sp r a c t i c a lt op r e p a r e m cn y l o n a 1 2 0 3n a n o c o m p o s i t e sv i ai ns i t ud i s p e r s i o n p o l y m e r i z a t i o n a 1 2 0 3n a n o p a r t i c l e sd i s p e r s ee v e n l yi nm cn y l o nm a t r i x ，w i t hl i t t l ec l u s t e r ( 2 ) t h ea d d i t i o no fn a n o - a 1 2 0 3c a ni m p r o v et h em e c h a n i c a lp r o p e r t 、yo f m c n y l o n ，h a v ed o u b l ee f f e c to fs t r e n g t h e n i n ga n dt o u g h i n go nm cn y l o n ； w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ea m o u n to fn a n o - a 1 2 0 3u s e d ，t h et e n s i l es t r e n g t h ， e l o n g a t i 0 0a tb r e a k ，i m p a c ts t r e n g t ho ft h ec o m p o s i t e sa l lf i r s tt e n d st or i s e a n dt h e nf a l l ( 3 ) t h ea d d i t i o no fn a n o a 1 2 0 3m a k et h e d e c o m p o s i n g t e m p e r a t u r e o fm cn y l o n a 1 2 0 3 n a n o c o m p o s i t e s a tt h ei n i t i a l s t a g e d e c r e a s es l i g h t l y 9 、i ti st h ef i r s tt i m eh a v i n gs t u d i e dt h er e a c t i o nd y n a m i c si nt h e p r o c e s so fp r e p a r i n gm cn y l o na n dm cn y l o n r a r e e a r t hn a n o c o m p o s i t e s b ym e a n so fn o n i s o t h e r l t lr e a c t i o nd y n a m i c s a na p p r o a c ht ot e s tt h e 博士学位论文a b s t r a c t r e a c t i o nc o l i r s eb e t w e e nt h et e m p e r a t u r ea n dt i m ei nt h ep r e p a r i n gp r o c e s s o fm cn y l o na n dm cn y l o n r a r e e a r t ho x i d e n a n o c o m p o s i t e sw a s d e s i g n e d t h ed y n a m i c sd a t aw e r eh a n d l e dw i t ht h ed i f f e r e n t i a t i o no f d y n a m i c s ；t h ep a r a m e t e rw a sc o n