尼龙6蒙脱纳米复合材料在不同温度下的拉伸性能_图文

1、尼龙6/蒙脱纳米复合材料在不同温度下的拉伸性能徐跃1,赵竹第21.吉林大学测试科学实验中心,长春,130023;2.吉林大学材料学院,长春,130012摘要:用熔融共混方法制备了含有4wt%蒙脱土的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料。x射线衍 射和透射电子显微镜研究表明蒙脱土均匀地分散在尼龙6基体中、形成具有剥离结构的纳米 复合材料。在室温到200的温度范围内,在相同的温度和拉伸比拉伸时,尼龙6/蒙脱土 纳米复合材料的结晶度均低于尼龙6,而蒙脱土在此温度范围内对尼龙6均具有增强作用, 这归因于蒙脱土和尼龙6分子间的相互作用。这种相互作用限制了尼龙6分子链的运动,导 致尼龙6在拉伸过程中变得困难。关键词

2、:尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,单向拉伸,温度,结构与拉伸性能自日本丰田汽车研究人员n,21在1993年报道了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料以来,聚合 物/蒙脱土纳米复合材料就一直是聚合物基复合材料研究的热点。与纯聚合物相比,这类纳 米复合材料具有高强度、高模量、低吸湿性、高尺寸稳定性、阻隔性能好,并且具有良好的 加工性能等特点1,故应用领域十分广泛。近十几年来,人们在尼龙6/蒙脱土纳米复合材 料的研究和开发方面也已经做了大量研究工作,特别是在室温力学性质的研究方面进行了广 泛深入地研究。然而笔者注意到,这种复合材料在高温下的结构与力学性质的关系却未见报 道。从应用的角度来看,尼龙6/蒙脱土纳米复合

3、材料非常适合于制造汽车零部件,尤其是 发动机内等有耐热性要求的零件,还可广泛应用于电子电器的零部件等n剖。而在这些应用 当中,这种材料不可避免地受到温度的影响。在不同温度环境中,材料内部结构可能会有所 改变,并引起力学及物理性能的变化。如果尼龙6/蒙脱土纳米复合材料在高温度环境中发 生了结构变化,将对这种材料的安全合理使用带来很大的影响。因此研究尼龙6/蒙脱土纳 米复合材料在不同温度条件下力学性能的变化具有重要的实际意义。1实验部分1.1原料尼龙6由扬州有机化学工程公司提供,标称相对粘度为2.5。填料为由美国Nanocor公司 提供的牌号为Nanomer 1.34TCN的有机改性蒙脱土.1.2

4、样品制备259兆混前将尼龙6和蒙脱上置1。80。C的真宅烘箱中r燥24小时,其混挤出复合在SHJ.30型 双螺秆挤出机I,进行,挤出机各加热温度分别为180.210,230。220。C.螺丰转速为30rpm 将挤出造粒所得到的含有4wt%蒙脱t牲料置于2500c的热压机上模压成0.5一厚的片 状材料.然后用切成哑铃型拉伸试样。13表征托伸实骑拒CSS一44100犁电于力能试验机上进行,夹头位移进度为2mJ】_/min。半样品“t不 同温度下拉伸到规定长度时停Il托伸,快速打开并移走加热炉体使样品在风冷中迅速冷却到 室温。力学性能数据足5个试样的平均值。用El奉理学D/max.rA x射线衍射仪

5、分析样品的 结构变化.CuKa辐射.管电压50kv.竹电流150mA。将挤压复合物经冷冻超薄切片后甓 于HitachiH一7600透射电予显微镜(TEM下观察纳米结构,加速电压为100kV热分析在美 国PcrldnELmer公刊生产的Pc&in.Elm日Pys.I差示扫描量热仪(DSC上进行。枉氨气的 保护下.试样以10/min升姓。利用关系式*=旧札,/(IJ竹×100%计算复合材 料的结晶度托,其中A胁n为DSC测得的试样的熔融热.口是蒙脱土在复合材料中的重量分 数.dH!是尼龙6完仝结晶时的熔融热,即d所:230/g 30J。2结果与讨论2.1羹脱土在尼龙6基体中的分散

6、聚合物/肇脱1。纳米复合材料般有两种结构类型:捕层型和剥离型。对于插层型纳米 复合材料,虽然聚合物在复合过程中可以插八薮脱土片层问,但由于这些片层间存d墩强的 范德华山仍保持原柬层状的有序结构,H是层M距离增大而已。对于剥离型的纳米复合材料, 这种有序的层状结构被完全破坏,纳米尺、j_的片层被均匀地分散在聚台物基体里。故采用x 射线衍射方法可捡测这两种不同结构类型的纳米复合材料。FigIXRDpaE【ernsofMMT(aandnyk6/MMT compositem Fig 2TEMmicrographofnylon6/MMT composke图1中的a和b分别是蒙脱土和尼龙6/蒙脱土复合材料

7、的x射线衍射花样。由图可见,有机 蒙脱土的dool衍射峰位于20=4.6。,根据Bragg定律可计算出相应的层间距为1.92nm。当蒙脱 土和尼龙6熔融共混后,在被测试的角度范围内,蒙脱土的dool衍射峰已不复存在,表明蒙 脱土在复合材料里的层状有序结构遭到破坏,形成了具有剥离结构的纳米复合材料。用TEM 观察聚合物/蒙脱土纳米复合材料可以给出更直观证据。图2是尼龙6/蒙脱土纳米复合材料 的TEM照片。照片中黑色暗区为蒙脱土粒子,灰白色部分为尼龙6基体。由此可见,蒙脱土的 层状结构已被破坏,纳米片层均匀地分散在尼龙6基体中,形成剥离型的纳米复合材料,这 和X射线结果一致。2.2拉伸性能图3是尼

8、龙6和尼龙6/蒙脱土纳米复合材料在不同拉伸温度下的抗张模量、屈服强度 和断裂伸长率的比较。第一,升高温度引起两种材料模量减小。和尼龙6比较,尼龙6/蒙 脱土纳米复合材料随温度增加模量下降的速度较快,在200oC时,两种材料几乎具有相同 的模量值,表明模量的增强作用已基本消失。第二,两种材料的屈服强度随温度降低,而 尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的强度对温度更为敏感, 但在整个被测温度范围内,尼龙6/蒙脱土纳米复合材料都具有增强作用。第三,两种材料的断裂伸长随温度明显增加,但在所 测量拉伸温度范围内,和尼龙6相比,尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的断裂伸长较低。这些 结果表明,蒙脱土的添加不仅在常温下对尼

9、龙6有增强作用,而且在接近熔点的很宽温度范 围内对尼龙6同样具有强化作用,但这一增强作用随拉伸温度的增加而减弱。Fig.3Effects of temperature on tensile mechanical properties of Nylon 6and Nylon6恐觚 nanocomposite2.3结构变化尼龙6单向拉伸将引起其聚集态结构发生重大变化。Itoml和PenelPierron123等人研究了 尼龙6在不同温度下的拉伸行为,发现随拉伸比的增加,a和Y相的结晶衍射环由于取向 261逐渐发生不连续变化,即由新射圆环变成衍射删弧、井向赤道线方向(垂直于拉伸方向汇 聚成衍射斑点。

10、根据这一特点.我们选择在赤道方向接收衍射花样和衍射线。图4是使用面 探涮器拍摄到的t/4衍射环的x射线衍射花样。由图可见,无论是尼龙6还足尼龙6/蒙脱 士纳米复台材料,它们的取向程度均随拉仲温度T和拉伸比的增加面加大。从削中衍射 环的变化可以看出.两种材料在拉伸过程中衍射线均向赤道方向L:聚,表明它们具有相同的 变化趋势.由此可推测荤脱。的引入牧有改变尼龙6的取向方式。图5是浒赤道线扣描的x射线衍射1牛图。位于约2F=204。和237。的衍射峰分别是 尼龙6的口丰玎的(290和(002/(202反射J。除了以上两个行j射峰外,添加肇脱J。还 常常诱导尼龙6在20-2I 4。跗近出现Y相的衍射峰

11、“,然而在图5(b中我们没有发现这个衍射峰,这可能与有机蒙脱七的种类有关。对于尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,除了两个 q相的衍射峰外.往2口=189。和285。分别出现一弱一强的两个衍射峰。这是蒙脱土的 引入导致的异爿I形核。从而产生新有序结构的结果05,16l。这种有序相是非常小稳定的,只 有通过.次淬火才能得到,2"=-20X=l03"t=-200忙24一 Fig 4X-ray diffraction photographs ofdrawn Nylon 6and Nylon 6/MMT n蚰ocorapositc withdifferentdrawingImres and

12、dmwingralFig 5X-my diffraction patterns of drawn Nylon 6and Nylon 6/MMT nanccomposite with differentdrawingtemperaturesanddrawing rations血 旦一o 备 l然而我们看到对于尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,即是在200拉伸这种有序相仍不消 失,表明蒙脱土在很宽的温度范围内对尼龙6都有很强的相互作用,这种相互作用也已经被 许多研究者所证实Ht 17,18。Fig.6Effect of drawing temperature and drawing ratio on c

13、rystallinity of Nylon 6and Nylon 6/MMT nanocorapositc在相同的拉伸温度和拉伸比时,尼龙6和尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的结晶度图的变化 关系见图6。可见从室温到200oC的温度范围,在相同的拉伸比时,尼龙6/蒙脱土纳米复合 材料的结晶度均比尼龙6的低,表明在尼龙6中添加蒙脱土不利于尼龙6取向结晶。一般来 说, 结晶度越高材料的强度和模量值越大,而我们的结果却与此相反。这归因于尼龙6和 蒙脱土之间的相互作用,这种相互作用限制了尼龙6分子链的运动,增加了尼龙在拉伸过程 中变形的阻力。综上,尼龙6中添加4wt%的有机蒙脱土在室温到200oc的温度范围

14、内蒙脱土都具有 增强作用,但这一增强作用随温度的增加而减弱。尼龙6和蒙脱土在很宽温度范围存在相 互作用。这种相互作用阻碍了尼龙6分子链的运动,引起结晶度减少,增加尼龙6变形的阻 力。参考文献:1Kojima Y,Usuki A,Kowasumi Met a1.Synthesis of Nylon 6-Cay Hybrid by Montmorillonite Intercalated with e-CaprolactamJ.J Polym Sci:Polym Chem,1993, 31(4:983-986.2Usuki A,Kawasumi蚝Kojima Y. SwelIing Behavio

15、r of Montmorillonite CationExchanged for 一Amino Acids by e-CaprolactionJ., J Mater Res,1993,8(5:11741178.3漆宗能尚文宇,聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践,化学工业出版社, 2002.4Usuki A,Hasegawa N,Kato M.Polymer-Clay NanocompositesJ.Adv Polym Sci. 2005.179:135一195. ， ， ，： ， ， ， （ ），（）：（崔继文，王书红，李晓军， 等环氧树脂粘土纳米 复合材料的固化反应动力学吉林大学学报（

16、理学版），（）：） ， ：， ， ， ，： ， ， ， ： ， （）： ， ：。 ，：卜 ： ， ： ， ，（）： ， ， ， ，： ， ， 一 ，： ， ， ， ， ，： ， ， ，： ， ， ， 一 ， ，： ， ， ， ， ，： ， ， ， ， （李强，赵竹第，欧玉春，漆宗能，王佛松：尼龙蒙脱土纳米复合材料的结晶行为高 分子学报，：） ， 】 ， ，： “ 尼龙6/蒙脱纳米复合材料在不同温度下的拉伸性能 作者： 作者单位： 徐跃， 赵竹第 徐跃(吉林大学测试科学实验中心,长春,130023， 赵竹第(吉林大学材料学院,长春 ,130012 相似文献(10条 1.期刊论文 王娜.田一光.封

17、禄田.张明学.陈千贵 尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究 -沈阳化工学院学 报2002,16(2 利用微波加热交换法分2步将浮选后的天然钠基蒙脱土转变为镍基蒙脱土,进而将己内酰胺单体引入层间,再利用原位插层复合法制备尼龙6/蒙脱土纳 米复合材料.X射线荧光分析测定钠基原土、二次交换钠基蒙脱土和二次交换镍基蒙脱土的化学组成,求得镍离子的交换度为88.56 %.x射线衍射结果显示 尼龙6/镍基土的衍射峰(2分别由镍基蒙脱土的5.76(°移至低于0.8(°的位置,即d001值分别由1.53 nm增至11 nm以上.Molau实验表明镍基土可以稳 定地悬浮在尼龙6的甲酸溶液

18、中,说明硅酸盐片层与尼龙6之间存在较强的化学作用.原子力显微镜照片显示蒙脱土的硅酸盐片层以纳米尺寸无规则分散在 聚合物基体中.含镍基土为1 %的尼龙6/镍基土复合物的拉伸强度较纯尼龙6提高23.5 %. 2.学位论文 孟弘 尼龙6纳米复合材料的制备、结构与性能 2008 尼龙6是一种应用广泛的热塑性工程塑料，但其吸水率较高、热变形温度较低、在干态和低温时韧性较差、对缺口较敏感等缺点限制了它的应用。因 此，本文分别采用纳米碳管、蒙脱土和橡胶对尼龙6进行改性，以期提升尼龙6的综合性能并扩大其使用范围。 本文首先对纳米碳管进行酸化处理和胺化处理，并通过SEM和TEM考察了尼龙6/纳米碳管复合材料的结

19、构，然后研究了纳米碳管的引入对尼龙6的力学性 能、结晶与熔融行为和摩擦磨损性能的影响。本文还研究了混料顺序对尼龙6/橡胶/蒙脱土三元复合材料结构和性能的影响，并通过XRD、SEM和TEM研究 了复合材料的结构，最后分析了蒙脱土和橡胶的引入对尼龙6的力学性能、结晶与熔融行为、热稳定性、吸水性和流变性的影响。主要研究结果如下 ： 结构研究表明，酸化碳管表面的含氧极性基团相互作用较强而导致酸化碳管堆积紧密，对酸化碳管再进行胺化处理削弱了它们之间的相互作用而导致胺 化碳管堆积松散，因此胺化碳管在尼龙6基体中具有较好的分散。拉伸断口的形貌表明，胺化碳管与尼龙6基体之间存在较强的界面结合。力学性能表明 ，

20、尽管酸化碳管和胺化碳管都是尼龙6有效的增强剂，但胺化碳管的增强效果更佳。 结晶与熔融行为研究表明，酸化碳管和胺化碳管都是尼龙6有效的异相成核剂，都能提高尼龙6的结晶温度。等温结晶过程中酸化碳管和胺化碳管都能提 高尼龙6的结晶速率，但在非等温结晶过程中二者都导致尼龙6结晶速率的降低。然而，酸化碳管和胺化碳管的引入对尼龙6的熔融行为影响并不明显。与 酸化碳管相比，胺化碳管由于其较好的分散以及与尼龙6基体较强的界面结合，因而对尼龙6结晶行为的影响更显著。 摩擦磨损研究表明，胺化碳管是尼龙6有效的固体润滑剂，能显著降低尼龙6基体在干摩擦和水润滑条件下的摩擦系数和比磨损率。 混料顺序对尼龙6/橡胶/蒙脱

21、土三元复合材料的结构和性能影响显著，先将尼龙6与蒙脱土混合，然后再用橡胶进行增韧得到的复合材料性能最好，此时 蒙脱土多数呈剥离状态分散在尼龙6基体中，在橡胶中几乎没有蒙脱土。蒙脱土和橡胶的独立分散更好地发挥了蒙脱土的增强作用和橡胶的增韧效应，因 而尼龙6/橡胶/蒙脱土三元复合材料表现出较好的刚性和韧性的平衡。 结构研究表明，复合材料中蒙脱土含量低于8wt时，蒙脱土能够剥离成纳米片层，橡胶的引入并没有影响蒙脱土的剥离。橡胶与尼龙6的相容性良好 ，而蒙脱土的出现削弱了橡胶和尼龙6的相容性，导致三元复合材料中橡胶颗粒变大。 力学性能表明，蒙脱土能显著提高尼龙6的强度和模量，但导致尼龙6韧性降低；橡胶

22、能显著提高尼龙6的韧性，但导致尼龙6强度和模量的下降。用蒙脱 土和橡胶共同改性尼龙6，可以实现尼龙6同时增强和增韧的目的，使尼龙6/橡胶/蒙脱土三元复合材料达到刚性和韧性的平衡。 等温结晶过程中，蒙脱土和橡胶都是尼龙6的异相成核剂，都能提高尼龙6的结晶速率，但也导致尼龙6结晶活化能的增大，此外蒙脱土和橡胶对尼龙6的 熔融行为影响较小。非等温结晶过程中，蒙脱土和橡胶都能提高尼龙6的结晶温度和结晶速率；蒙脱土的引入导致尼龙6的结晶度增大，而橡胶的引入却 降低了尼龙6的结晶度；蒙脱土的引入导致尼龙6熔点的上升，橡胶的引入导致6熔点的下降，表明橡胶的引入破坏了尼龙6晶体结构的完善程度。 蒙脱土能显著增

23、强尼龙6的热稳定性和抗吸水性；橡胶也可以提高尼龙6的抗吸水性，但降低了尼龙6的热稳定性。尼龙6及其复合材料熔体的粘度都随温 度的升高而降低，随剪切速率的增大而降低，属于假塑性流体。 3.期刊论文 徐跃.于文学.化黎贵.张宇洁.龙北红.赵竹第.XU Yue.YU Wen-xue.HUA Li-gui.ZHANG Yu-jie.LONG Bei-hong.ZHAO Zhu-di 尼龙6/蒙脱土纳米复合材料在不同温度下的拉伸性能 -吉林大学学报（理学版） 2010,48(3 采用熔融共混方法制备质量分数为4%的蒙脱土尼龙6/蒙脱土纳米复合材料. X射线衍射和透射电子显微镜研究表明: 蒙脱土均匀分散在

24、尼龙6基体中, 形成具有剥离结构的纳米复合材料; 在室温200 , 当相同的温度和拉伸比拉伸时, 尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的结晶度均低于尼龙6, 蒙脱土在此温 度范围内对尼龙6均具有增强作用, 这是由于蒙脱土和尼龙6分子间的相互作用限制了尼龙6分子链的运动, 使尼龙6不易拉伸所致. 4.学位论文 李跃文 几种聚合物基纳米复合材料的制备、结构及性能研究尼龙6/纳米钛合金、聚丙烯/纳米钛 合金复合材料和尼龙6/蒙脱土、尼龙66/蒙脱土纳米复合材料 2006 本文研究了聚合物/纳米钛合金和聚合物/蒙脱土两类复合材料。 第一部分：将导电填料与聚合物复合是制备导电聚合物或改善聚合物抗静电性能的常用方法

25、之一，但微米级的导电填料要在含量较大的情况下，其 复合材料才会具有较好的改性效果，高含量的填料对聚合物的其他性能特别是力学性能和加工性能往往会带来不良影响。如能将纳米级的导电填料与聚 合物复合，制成纳米复合材料，有可能在填料含量不大的情况下，同时改善聚合物的导电性和其它性能。我们将经有机改性的纳米钛合金乳液与尼龙6、 聚丙烯通过熔融共混制得了纳米复合材料，对其结构和性能进行了研究。结果表明，尼龙6/纳米钛合金复合材料中钛合金粉体含量低时，大部分达到了 纳米尺度的分散；钛合金粉体与周围尼龙6分子间存在较强的结合；纳米钛合金粉体使尼龙6/纳米钛合金复合材料的拉伸强度、屈服强度和模量增加，但 钛合金

26、粉体含量超过2时，拉伸强度和屈服强度开始下降；随钛合金粉体含量增加，尼龙6/纳米钛合金复合材料的冲击强度、断裂伸长率下降；抗氧剂 的加入有利于改善尼龙6/纳米钛合金复合材料的力学性能；经调湿处理后，尼龙6/纳米钛合金复合材料的拉伸强度、屈服强度下降，冲击强度、断裂伸 长增加；纳米钛合金的加入有利于PP 晶型的形成；纳米钛合金对PP复合材料的力学性能有明显的改性效果，在含量适当时，复合材料的拉伸模量、拉 伸强度、断裂伸长率和冲击强度均有所增加，其中断裂伸长率和冲击强度的增加尤其显著。 第二部分：大量的文献表明，蒙脱土与聚合物构成纳米复合材料对聚合物有多方面的改性效果。熔融共混是制备聚合物/蒙脱土

27、纳米复合材料的常用 方法，在共混之前选择合适的插层剂对蒙脱土进行处理是制备性能优异的复合材料的关键之一。我们选择了三种不同插层剂改性的蒙脱土与尼龙6、尼龙 66经熔融共混分别制得了纳米复合材料，对其热性能和力学性能进行了研究。结果表明：复合材料的热变形温度、拉伸模量、屈服强度、弯曲模量和弯 曲强度均比相应的纯树脂要高，而断裂伸长率和缺口冲击强度则比相应的纯树脂要低；三种插层剂中，含羟基的的季铵盐改性效果最好，含两个长链烃 基的铵盐改性效果最差；蒙脱土对尼龙6的改性效果明显好于对尼龙66的改性。 5.期刊论文 陈川.吴唯.曹世强.陈军.CHEN Chuan.WU Wei.CAO Shi-qian

28、g.CHEN Jun 共混方式对尼龙6/EVA/纳米蒙 脱土复合材料性能影响的研究 -塑料工业2010,38(4 通过改变共混加料顺序,并使用极性有机化蒙脱土,制备了尼龙/EVA-g-MAH/蒙脱土共混材料.研究了蒙脱土种类、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA接枝状 况以及共混加料顺序对尼龙6/EVA/蒙脱土共混材料力学性能和热学性能的影响.结果表明,尼龙6中加入极性较强的有机化蒙脱土,并使用EVA接枝马来酸酐 (MAH,对尼龙6冲击韧性的改性效果明显.采用母料法制备PA6/EVA-g-MAH/有机化蒙脱土材料,可使蒙脱土有效分散到尼龙6相或EVA相中时,增韧效果最好 ,拉伸和弯曲强度的损失最小.

29、6.学位论文 张剑桥 尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的等温结晶行为和力学性质 2004 本文采用熔融插层方法制备出蒙脱土含量为5wt的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，有机改性剂为十八烷铵。小角X射线衍射研究发现，衍射图案中没 有显示任何对应于蒙脱土片层的散射峰，表明含量为5蒙脱土的复合材料里的硅酸盐片层解离成纳米尺寸的薄片均匀地分散在尼龙6基体中，形成了纳 米复合材料。 利用X射线衍射，DSC等表征手段对尼龙6和尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的等温结晶行为和拉伸的聚集态结构进行了研究。 尼龙6在高温等温结晶易于形成相，在低温则易于形成相，在100左右，是两相转变的转变点，这是主要是由于分子链流动性引起的。

30、分子链 流动的限制导致相的形成，反之，则有利于的形成。在180等温结晶时，尼龙6的两个结晶峰位向小角方向偏移。另外在2=28.5°处突然出现 一个极强的高温结晶峰，此峰乃是2=28.9°的弱峰在温度升高时向低角移动并突然变强的结果。而180以下等温结晶则观察不到此峰。该高温结晶峰 在已有的文献中从未被报道过，故是本研究的首次发现。蒙脱土纳米片层的引入改变了这个高温结晶峰的存在形式，使其在整个被测量的温度范围(0180都可被观察到。这和尼龙6在蒙脱土纳米片层上的异相形核有关，因为尼龙6和蒙脱土纳米片层存在存在很强的相互作用。这个高温结晶峰的起源 可能有两个原因：一是由应力诱导

31、结晶所引起；二是由淬火将高温的状态保持到低温造成的。 蒙脱土的加入改变了尼龙6的晶体结构，促进了相的形成，提高了尼龙6的结晶度。随着等温结晶温度的升高，等温结晶对纳米复合材料的影响并 没有像尼龙6那样晶体结构改变的那么明显，这归因于蒙脱土片层对分子链的束缚作用。随等温结晶温度的提高，纳米复合材料的结晶度增大，晶体更加 完整，这归因于纳米复合材料中的尼龙6分子链随温度升高活动性增大，使其结晶变的更加容易。 对尼龙6及尼龙6/蒙脱土纳米复合材料在室温下、90、150和200下以2mm/min的速率进行拉伸，发现随着拉伸温度的升高，两种材料的弹性模 量是逐渐降低的。200以前，纳米复合材料的弹性模量

32、始终高于尼龙6，但在200时两种材料的弹性模量相等。屈服强度也是随温度升高而降低的，但 是在整个温度范围内，纳米复合材料的屈服强度始终高于尼龙6，说明蒙脱土的加入不仅提高了室温下的力学性质，而且也提高了高温下的力学性质，这 归因于蒙脱土与尼龙6之间有很强的相互作用。但是，随着温度的升高，蒙脱土的增强作用有很大的降低。我们认为这是高温下，尼龙6分子链的活动性 的增加以及蒙脱土与尼龙6基体的相互作用降低的缘故。 为了更好的了解形变温度对纳米复合材料结构的影响，作为比较，我们将尼龙6拉伸至等同于纳米复合材料的应变位置。WXRD显示，沿经线方向扫描 ，纳米复合材料中尼龙6两种晶形衍射峰的强度要高于垂直

33、拉伸方向上的衍射强度，而且逐渐升高。而尼龙6在垂直于拉伸方向上(纬线扫描，(200强 度升高，(202/002则降低；在沿经线方向上扫描时，(200和(202/002都是逐渐升高的，这是因为蒙脱土的加入对尼龙6取向结晶有束缚作用。 DSC测量结果显示，室温下，因为蒙脱土的异相形核作用，纳米复合材料的结晶度要高于尼龙6。但随着温度的升高以及形变量的增加，尼龙6的结晶 度逐渐升高，并最终大于纳米复合材料的结晶度，这是因为蒙脱土对分子链的束缚作用。随着温度的升高以及应变的增加，纳米复合材料的结晶度是先 降低后增加的，这可能是拉伸对纳米复合材料在玻璃化转变温度以下小晶粒的破坏作用。 在150，以0.2

34、、2、20、100mm/min的速率对纳米复合材料进行拉伸，发现一个反常现象，即随着拉伸速率的增加，断裂伸长率增加。WXRD分析表 明，纳米复合材料的结构随拉伸速率的增加没有明显的变化，说明拉伸速率对应力诱导结晶不敏感，分子的活动性增加及分子链在形变中的取向是纳米 复合材料结晶度增加的原因。 7.期刊论文 安孝善.胡晓敏.钱欣.AN Xiao-shan.HU Xiao-min.QIAN Xin 尼龙6/纳米蒙脱土母料的水辅法制备及性 能 -塑料2009,38(6 依据水是蒙脱土的膨胀剂原理,通过实验研究水辅熔融法制备尼龙6/纳米蒙脱土母料的可行性,以及工艺条件、含量对纳米母料制备的影响.在此基

35、础 上,通过母料制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,并对其力学性能与热变形温度进行测定.实验表明:通过水辅熔融法能够制备尼龙6/纳米蒙脱土母料;采用 15%与30%蒙脱土含量的母料与尼龙6分别按1:4与1:9的比例稀释,两种稀释样品与纯尼龙6相比,拉伸强度分别提高了约24%与11%,弹性模量分别提高了 49.8%与22.9%,弯曲强度分别提高了近66.6%与26%,弯曲模量分别提高了85%与16.7%,热变形温度明显提高. 8.学位论文 杨坡 尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料的制备、表征与性能研究 2007 聚合物/蒙脱土纳米复合材料综合了高分子材料与无机材料的优点，但又不仅仅是二者性能的简单相加

36、，表现出更优异的力学性能、热性能、阻隔性 能和阻燃性能，同时又可以降低材料的成本。经过20年的发展，尼龙/蒙脱土纳米复合材料已取得了长足的进步，但也有明显的不足。首先是所研究的尼 龙品种比较狭窄，如尼龙6/粘土研究已很深入，而其它品种的尼龙基复合体系研究却很少；其次是研究的内容基本是材料制备及性能测试，比较单一。 尼龙11性能出众，但价格昂贵，并且单一组份的尼龙11已越来越不能满足人们对高性能材料的要求。针对以上问题，我们以11-氨基十一酸、尼龙6预聚 物和经11-氨基十一酸处理过的蒙脱土为原料，采用原位聚合的方法制备了奇偶尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料；除了对其结构、机械性能和阻隔性能等

37、进行了研究外，还对其流变性能、熔融行为和结晶过程进行了研究。主要研究如下：1以11-氨基十一酸、己内酰胺和处理过的蒙脱土为主要原料制备 了尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料在水存在的条件下，采用本体熔融聚合法制备出尼龙6预聚物，再将尼龙6预聚物与11-氨基十一酸、有机改性蒙脱土按 比例混合，采用原位聚合的方法制备了尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料。用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR对尼龙6 11及尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料进 行表征；使用广角X射线衍射仪(WAXD和扫描电镜(SEM对其结构进行了表征；使用差示扫描量热分析(DSC和热失重(TG对复合材料的热性能进行了研究 ；测定了纳米复合材料

38、的力学性能和吸水率、吸油值。发现原位聚合的方法适合于制备尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料，且复合材料的力学性能及热稳定 性均有所提高，而吸水率和吸油值则随着蒙脱土含量的升高而降低，较之尼龙6 11分别降低了2倍和2.5倍。 2尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料的流变性能研究研究表明尼龙6 11及其复合材料均为假塑性流体，表现为切力变稀现象，且非牛顿指数随蒙脱土 含量的增高而减小；当剪切速率恒定时，剪切应力随着蒙脱土含量的增高而减小，但当含量达到一定的值后又增加；尼龙6 11及其复合材料的粘流活化 能随剪切应力的增大而降低，说明在恒定剪切应力下其可在较宽的温度范围内加工、成型。 3探讨了尼龙6 11/蒙脱土纳米复合材料的熔融行为和结晶 动力学过程蒙脱土在复合材料中起到了异相成核的作用，同时发现蒙脱土的加入未改变尼龙基体的晶型，这与文献中报道的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料 的结论不同，并对其熔融行为进行研究。采用经典结晶动力学方程对尼龙6 11及其复合材料的结晶动力学进行了研究。结果表明：Avami方程能很好的描 述尼龙6 11及其复合材料的等温结晶动力学过程，而经过Jeziomy修正过的Avrami方程及Mo法则能很好地描述非等温结晶动力学。在实验的基础上，拟合 得到了结晶动力学参数。同时还利用Hoffman-Weeks公式和