高强度尼龙1010纳米复合材料的制备及表征

【摘要】尼龙1010是我国的一种特殊工程塑料，它具有很好的耐低温性、耐磨性和自润滑性。但是，缺口冲击强度较低、熔融温度范围相对较窄限制了其应用领域。本课题通过熔融共混法，添加蒙脱土和纳米碳酸钙提高尼龙1010的强度。基体力学性能的改善，不仅与纳米颗粒的添加量有关，还取决于尼龙基体的界面形貌，甚至是填充料的分散性。通过两种纳米无机填料的增强剂作用，能够有效地改善高分子的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能。本课题通过熔融共混的方法，在双螺杆挤出机上分别制备尼龙1010/OMMT纳米复合材料和尼龙1010/CaCO3纳米复合材料。通过注塑制得样条，通过力学性能检测得结果，发现到尼龙1010/OMMT纳米复合材料综合力学性能最佳的的有机蒙脱土添加含量为5%，此时，拉伸强度为40.63MPa，弯曲强度为43.83MPa，缺口冲击强度为7.25KJ/m2；而在尼龙1010/CaCO3纳米复合材料中，综合力学性能最佳的纳米碳酸钙添加含量为7%，此时，拉伸强度为41.80MPa，弯曲强度为50.30MPa，缺口冲击强度为4.56KJ/m2。以有机蒙脱土和纳米碳酸钙作为填充颗粒，与尼龙1010（PA1010）一起，通过双螺杆挤出机用熔融共混法，制备出两种不同配比体系的PA1010/OMMT/nano-CaCO3三元纳米复合材料。通过扫描电镜（SEM）、力学性能研究有机蒙脱土对PA1010/nano-CaCO3体系和纳米碳酸钙对PA1010/OMMT体系的作用。结果表明，在添加含量为5%时，出现弯曲强度最大值51.76MPa；弯曲强度在添加含量为6%时出现最大值为73.38MPa；在添加含量为0.5%时，出现三元体系中缺口冲击强度最大值7.31KJ/m2。因此，在尼龙1010/nano-CaCO3体系中，有机蒙脱土与尼龙基体间的界面吸附力弱化了纳米碳酸钙与基体的吸附力，使得有机蒙脱土在小含量添加范围内（＜2%）体系冲击强度提高的，明显改善了尼龙基体的拉伸强度和弯曲强度。而加入纳米碳酸钙的尼龙1010/OMMT体系，由于两种无机粒子之间对基体的作用处于一种相互抵消的平衡状态，使得体系冲击强度改变不明显。再将不同层间距的有机蒙脱土与尼龙1010/CaCO3纳米复合材料一起，用熔融共混法在双螺杆挤出机上制备制备尼龙1010三元纳米复合材料，然后通过力学性能检测、扫描电镜、X射线衍射和差示扫描量热仪检测等，检测基体性能和其它参数的变化。结果表明，大层间距有机蒙脱土减弱了纳米碳酸钙和基体间的强吸附力，促进了基体拉伸性能和弯曲性能的提高。在小层间距有机蒙脱土添加含量为1%时，缺口冲击强度最大值为8.5KJ/m2，同时比纯尼龙1010基体的拉伸强度和弯曲强度也有所提高。通过扫描电镜检测发现，小层间距有机蒙脱土能够产生更多的屈服和空洞，这使得基体产生塑性变形得以改善冲击强度。同时，通过X射线广角衍射发现，向前移动的峰限制了α晶型的形成，但是促进了γ晶型的形成。在相同纳米颗粒的添加含量下，小层间距有机蒙脱土的加入降低了基体的相对结晶度，有机蒙脱土的加入促进了晶核的生成，同时提高了尼龙1010的结晶温度，使得相对结晶度提高。
【作者】尹绚；
【导师】胡国胜；
【作者基本信息】中北大学，材料物理与化学，2014，硕士
【关键词】尼龙1010；有机蒙脱土；纳米碳酸钙；冲击强度；结晶行为；

【参考文献】
[1]张慧洁.多属性决策在武汉南岸嘴及龟北片工业遗产价值评价中的应用研究[D].华中农业大学,园林植物与观赏园艺,2014,硕士.
[2]黄莉娟.西北高校基层管理人员工作效能研究[D].兰州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[3]徐志果.安太堡露天矿复垦地草本植物群落多样性研究[D].中国地质大学（北京）,土地资源管理,2013,硕士.
[4]希吉日.关于撤乡并镇之后牧区社区建设调查研究[D].内蒙古师范大学,社会工作（专业学位）,2012,硕士.
[5]孔维一.火灾高温作用下钢筋混凝土梁托柱转换结构的温度场与承载性能分析[D].山东建筑大学,防灾减灾工程及防护工程,2013,硕士.
[6]张昊.基于Kinect的人体行为分析及其应用[D].广东工业大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[7]王蕾,魏后凯.中国城镇化对能源消费影响的实证研究[J].资源科学,2014,06:1235-1243.
[8]罗志.普适计算下软件自适应机制研究与应用[D].江苏科技大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[9]陈同峰.特发性室性早搏对左心室功能的影响[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[10]朱利洋.基于单片机的智能寻迹系统设计[D].浙江工业大学,2013.
[11]姜虎.中日韩足球顶级联赛无效比赛时间表现特征的研究[D].北京体育大学,社会体育指导,2013,硕士.
[12]王杰美.金属纳米线填充纳米管的变形行为及结构演化[D].山东大学,2012.
[13]任立红,丁永生,邵世煌.采用DNA遗传算法优化设计的TS模糊控制系统[J].控制与决策,2001,01:16-19+24.
[14]杨波.基于电力线载波的室内调光控制系统[D].杭州电子科技大学,电路与系统,2014,硕士.
[15]周秋慧.天然气冷热电联供能源系统运行机制优化分析[D].北京交通大学,2014.
[16]王德文,阎春雨,毕建刚,袁帅.输变电状态监测系统的分布式数据交换方法[J].电力系统自动化,2012,22:83-88.
[17]郭洪启.现代科技风险的生成与规避措施研究[D].渤海大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[18]邝晓敏.创设有意义语境对高中英语词汇学习作用的实验研究[D].赣南师范学院,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[19]刘柳.设计管理概论[J].艺术科技,2013,08:274.
[20]陆雪琴.中转站渗滤液季节性变化特征及生物气循环回曝预处理[D].上海大学,化学工程（专业学位）,2013,硕士.
[21]王曾泉.基于数据包络分析的我国通信设备制造企业技术效率研究[D].南京邮电大学,企业管理,2013,硕士.
[22]王宝会.经济日报“两会特刊”报道特色研究[D].河北大学,新闻学,2014,硕士.
[23]樊永瑞.农民工返乡创业行为的影响机制研究[D].山西师范大学,行政管理,2013,硕士.
[24]敬志红.绿色营销与农业可持续发展问题研究[D].湖南农业大学,种植,2003,硕士.
[25]李珍珠.有限责任公司股权质押制度研究[D].郑州大学,民商法学,2013,硕士.
[26]陈春根,钱静,应美群.环境规制对我国制造业出口贸易竞争力影响的实证分析[J].经济论坛,2013,10:83-86.
[27]姜利杰.阶梯水流的水力与绕流特性[D].浙江大学,水利工程,2014,博士.
[28]李仙仙.马钱子碱对人白血病细胞株HL-60细胞的作用研究[D].山西医科大学,血液内科,2013,硕士.
[29]陶琳.针刀松解法对膝骨关节炎兔内侧副韧带生物力学特性及软骨整合素β1基因表达的影响[D].北京中医药大学,针灸推拿学,2013,硕士.
[30]蔡茂嘉.L公司海外光伏投资项目风险管理研究[D].吉林大学,工商管理,2012,硕士.
[31]余琳骅.当代建筑悬挑设计策略研究[D].浙江大学,建筑设计及其理论,2012,硕士.
[32]陈晓军.儒家“和”思想对当代和谐文化建设的意义[D].沈阳师范大学,中国哲学,2013,硕士.
[33]宫雪.信用评级机构利益冲突分析[D].山西财经大学,金融学,2014,硕士.
[34]葛春晓.基于案例推理的变压器故障诊断专家系统的研究[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[35]胡再贵.ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路监测系统[J].铁道通信信号.2005(10)
[36]王伟.基于J2EE的派出所人事管理及模糊评判系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[37]张倩.美国总统权力制约机制研究[D].辽宁大学,中外政治制度,2012,硕士.
[38]李太坤.EGCG对幼龄兔卵母细胞IVM的影响及BMP-15、FSHR基因在卵母细胞IVM中的表达[D].扬州大学,动物遗传育种与繁殖,2012,硕士.
[39]陈丹.温峤镇第二小学班级精细化管理策略研究[D].华中师范大学,教育管理,2013,硕士.
[40]吕文婷.中小企业出口绩效影响因素的实证研究[D].吉林大学,国际贸易学,2013,硕士.
[41]葛方兴.一次拍轮胎激光全息干涉仪[J].特种橡胶制品.1989(06)
[42]张学洋.基于适配体和抗体功能化纳米材料的疾病标记蛋白质分离分析新方法研究[D].复旦大学,分析化学,2013,博士.
[43]刘堂宴,王绍民,傅容珊,周明顺,李艳华,罗曼.核磁共振谱的岩石孔喉结构分析[J].石油地球物理勘探,2003,03:328-333+220-340.
[44]方妍.4-甲基伞形花内酯对家蚕组织的氧化还原及免疫系统的影响[D].苏州大学,发育生物学,2014,硕士.
[45]曾涛.南丰蜜橘SSR指纹图谱构建及遗传多样性分析[D].江西农业大学,果树学,2012,硕士.
[46]丁效东,高东瑞,冯固.柽柳对镉胁迫的生理生态响应[J].植物生态学报,2007,01:145-149.
[47]丁阿芳.集中供养模式下孤残儿童的心理行为偏差研究[D].福建师范大学,社会工作（专业学位）,2012,硕士.
[48]徐华易.Ce、Ti含量对白钨矿结构Ca-Ce-Ti-W-O系高温NTC热敏材料性能影响[D].华中科技大学,材料物理与化学,2013,硕士.
[49]李珂.茯苓皮中三萜类化学成分的分离纯化、结构鉴定及茯苓药材指纹图谱的研究[D].湖北中医药大学,中药学,2013,硕士.
[50]王美熠.喉癌术后复发再治疗的研究[D].大连医科大学,耳鼻咽喉科学,2012,硕士.