尼龙6/SiO2纳米复合材料的制备、结构及性能研究

将正硅酸乙酯的水解液和己内酰胺混合，进行正硅酸的缩合 和予凝胶化，同时原位聚合己内酰胺得到尼龙6／SiO2纳米复合材 料。复合材料中SiO2的粒径小于100纳米，粒子分布均匀，粒径 分布窄。对材料的结构及力学性能、动态力学性能、流变行为和 吸水率等进行了研究。 对结晶行为的研究结果表明：复合材料中存在α和γ两种晶 型；当体系中纳米SiO2含量超过一定值时，复合材料的DSC降温 曲线出现两个独立的结晶峰；用Jeziorny法分别求出纯尼龙6和 复合材料（1.4％SiO2）的结晶速率和Avrami指数n，结果表明前 者的结晶速率大于后者，指数n则小于后者。按Kissinger方法 算出二者的结晶活化能分别为199.5和294.6kJ／mol。说明在复合 体系中纳米SiO2粒子起了成核剂的作用，但由于纳米SiO2和尼龙 6分子链之间存在很强的相互作用，分子链迁移受阻，使结晶活 化能提高，结晶速率降低且结晶形态发生变化。 动态力学热分析表明，加入纳米SiO2后，尼龙6的玻璃化温 度提高，SiO2含量为3.6％和5.3％时，尼龙6的β转变峰消失；储 能模量E′提高。这也表明纳米SiO2和分子链之间存在着很强的 相互作用。 与自制纯尼龙6相比，当纳米SiO2的含量为3.6％（wt％）时力 学综合性能最优，拉伸强度提高18％；断裂伸长率提高35％；U型 缺口冲击强度提高13％；弹性模量提高19％。随着纳米SiO2含量的 增加，复合材料的拉伸强度、冲击强度和成型收缩率呈现出先增 加后减小的趋势；而压缩模量、压缩强度和压缩屈服强度则随之 单调增加。 对流变行为的研究结果表明，纳米复合材料为假塑性流体； 在相同的温度下随着纳米SiO2的增加，复合材料的表观粘度先增 加后降低；其非牛指数比纯尼龙6高。随着纳米SiO2含量增加， 复合材料的流动活化能先增加后降低。这些主要是由于纳米SiO2 使复合材料熔体内的作用力变得复杂以及纳米SiO2在熔体中的运 动造成的。 魏珊珊:尼龙6/ 510:纳米复合材料的制备、结构及性能研究湘潭大学高分子化学与物理硕士论文 对复合材料吸水率、耐磨性的研究结果表明，随着纳米5102 含量增加，复合材料的吸水率单调降低，耐磨性单调提高。再一 次说明纳米5102和尼龙6高分子链之间的强的相互作用，同时也 存在着纳米5102的体积填充效应。