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MC尼龙/无机纳米复合材料的制备、结构及性能研究

2020-11-23阅读(536)

MC尼龙/无机纳米复合材料的制备、结构及性能研究

论文摘要

本论文在详细评述聚合物／无机纳米复合材料和MC尼龙研究进展的基础上，以提高MC尼龙的力学性能和耐热性能为主要目标，从MC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、MC尼龙／无机纳米复合材料的原位分散聚合法制备及表征、MC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MC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MC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MC尼龙的聚合反应过程都有阻聚作用，选定了纳米CaCO3，纳米Al2O3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MC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（La、Nd、Sm、Gd、Dy、Er）的氢氧化物纳米线和氧化物纳米线。用XRD、TEM和TG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：OH-1的浓度为0.1mol．L-1～2mol．L-1，反应时间为4～5h，反应温度为230～250℃，煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h。 3、用超声波-水热偶合法合成了AlOOH纳米棒和Al2O3纳米棒，用XRD、TEM和TG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）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）AlOOH在不同的温度下煅烧可得到不同物相的纳米Al2O3，在600℃，煅烧2h，得到γ-Al2O3，γ-Al2O3的形貌与AlOOH的形貌相似，团聚情况很少；（4）水热法制备γ-Al2O3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5h，反应温度为250℃，煅烧温度为600℃，煅烧时间为2h。 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

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 引言
  • 1.2 纳米复合材料
  • 1.3 聚合物基无机纳米复合材料
  • 1.3.1 聚合物基无机纳米复合材料
  • 1.3.2 聚合物基无机纳米复合材料的制备方法
  • 1.4 尼龙6基无机纳米复合材料研究现状
  • 1.4.1 原位插层复合法
  • 1.4.2 纳米粒子直接分散法
  • 1.5 MC尼龙的研究进展
  • 1.5.1 MC尼龙的物理改性
  • 1.5.2 MC尼龙的化学改性
  • 1.6 本课题的目的、意义和主要内容
  • 第二章 MC尼龙／无机纳米复合材料的系统设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 MC尼龙的聚合反应原理
  • 2.2.1 己内酰胺的阴离子聚合反应机理
  • 2.2.2 MC尼龙的聚合反应过程
  • 2.3 无机纳米材料的选择设计
  • 2.4 MC尼龙／无机纳米复合材料的聚合工艺设计
  • 2.5 无机纳米材料的筛选
  • 2.5.1 实验材料与试剂
  • 2.5.2 实验装置
  • 2.5.3 操作步骤
  • 2.5.4 结果与讨论
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 MC尼龙／碳酸钙纳米复合材料的制备及性能研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验
  • 3.2.1 实验材料及试剂
  • 3.2.2 实验仪器及设备；
  • 3.2.3 复合材料的制备
  • 3.2.4 复合材料的力学性能测试
  • 3.2.5 扫描电镜（SEM）分析
  • 3纳米复合材料最优制备工艺的研究'>3.3 MC尼龙／CaCO3纳米复合材料最优制备工艺的研究
  • 3.3.1 均匀设计法
  • 3.3.2 最优工艺条件的确定
  • 3.3.3 最优工艺条件的验证
  • 3纳米复合材料的结构'>3.4 MC尼龙／CaCO3纳米复合材料的结构
  • 3的用量对复合材料的力学性能'>3.5 纳米CaCO3的用量对复合材料的力学性能
  • 3用量对拉伸强度的影响'>3.5.1 纳米CaCO3用量对拉伸强度的影响
  • 3用量对断裂伸长率的影响'>3.5.2 纳米CaCO3用量对断裂伸长率的影响
  • 3用量对冲击强度的影响'>3.5.3 纳米CaCO3用量对冲击强度的影响
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 稀土纳米氧化物的水热法合成及表征
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验
  • 4.2.1 仪器及试剂
  • 4.2.2 稀土氢氧化物纳米线和氧化物纳米线的制备
  • 4.2.3 热重（TG）分析
  • 4.2.4 X-射线衍射（XRD）分析
  • 4.2.5 透射电子显微镜（TEM）分析
  • 4.3 稀土氢氧化物纳米线的热分析曲线
  • 4.4 水热法制备的稀土产物及其煅烧产物的物相和组成
  • 4.5 稀土氢氧化物纳米线和氧化物纳米线的形貌
  • 4.6 稀土氢氧化物纳米线和氧化物纳米线的小角XRD分析
  • 4.7 水热反应条件对稀土氢氧化物纳米线形貌和结构的影响
  • 4.7.1 介质酸度的影响
  • 4.7.2 反应时间的影响
  • 4.7.3 水热反应温度的影响
  • 4.8 本章小结
  • 第五章 稀土纳米氧化物的表面改性研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验
  • 5.2.1 实验材料
  • 5.2.2 实验装置
  • 5.2.3 改性方法
  • 5.2.4 改性效果表征
  • 5.3 结果和讨论
  • 5.3.1 偶联剂的筛选
  • 5.3.2 分散介质对改性效果的影响
  • 5.3.3 温度对改性效果的影响
  • 5.3.4 超声时间对改性效果的影响
  • 5.3.5 偶联剂的用量对改性效果的影响
  • 5.4 TEM分析结果
  • 5.5 FT-IR分析结果
  • 2O3与偶联剂的作用机理探讨'>5.6 纳米Sm2O3与偶联剂的作用机理探讨
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 MC尼龙／稀土氧化物纳米复合材料的制备、结构及性能研究
  • 6.1 引言
  • 6.2 实验部分
  • 6.2.1 实验材料
  • 6.2.2 实验仪器及设备；
  • 6.2.3 实验装置
  • 6.2.4 复合材料的制备
  • 6.2.5 复合材料的力学性能测试
  • 6.2.6 扫描电镜（SEM）分析
  • 6.2.7 X-射线衍射（XRD）分析
  • 6.2.8 热重（TGA）分析
  • 6.3 MC尼龙／稀土纳米氧化物复合材料的微观结构
  • 6.3.1 稀土纳米氧化物在MC尼龙基体中的分散情况
  • 6.3.2 MC尼龙／稀土纳米氧化物复合材料的晶体结构
  • 6.4 MC尼龙／稀土纳米氧化物复合材料的力学性能
  • 6.4.1 不同种类的稀土纳米氧化物对MC尼龙力学性能的影响
  • 6.4.2 稀土纳米氧化物的用量对MC尼龙力学性能的影响
  • 6.5 稀土纳米氧化物对MC由尼龙的增强增韧机理探讨
  • 6.6 MC尼龙／稀土纳米氧化物复合材料的热性能
  • 6.7 本章小结
  • 2O3纳米复合材料的制备、结构及性能研究'>第七章 MC尼龙／Al2O3纳米复合材料的制备、结构及性能研究
  • 7.1 引言
  • 2O3的水热制备及表征'>7.2 纳米Al2O3的水热制备及表征
  • 7.2.1 纳米氧化铝的制备
  • 7.2.2 水热反应产物的表征
  • 7.2.3 热重分析（TG）结果
  • 7.2.4 反应物配比对产物的物相和组成的影响
  • 7.2.5 反应物配比对产物形貌和粒子大小的影响
  • 7.2.6 水热反应时间对产物的物相和组成的影响
  • 7.2.7 水热反应时间对产物形貌和粒子大小的影响
  • 7.2.8 水热反应温度对产物的物相和组成的影响
  • 7.2.9 水热反应温度对产物形貌和粒子大小的影响
  • 2O3的表征'>7.2.10 纳米Al2O3的表征
  • 7.3 纳米氧化铝的表面改性
  • 7.3.1 改性实验装置
  • 7.3.2 改性方法
  • 2O3纳米复合材料的制备及表征'>7.4 MC尼龙／Al2O3纳米复合材料的制备及表征
  • 2O3纳米复合材料的制备'>7.4.1 MC尼龙／Al2O3纳米复合材料的制备
  • 7.4.2 复合材料的力学性能测试
  • 7.4.3 扫描电镜（SEM）分析
  • 7.4.4 X-射线衍射（XRD）分析
  • 7.4.5 热重（TGA）分析
  • 7.4.6 纳米氧化铝在MC尼龙中的分散结构
  • 2O3复合材料力学性能'>7.4.7 MC尼龙／纳米Al2O3复合材料力学性能
  • 2O3纳米复合材料的热性能'>7.4.8 MC尼龙／Al2O3纳米复合材料的热性能
  • 7.5 本章小结
  • 第八章 MC尼龙制备和MC尼龙／无机纳米复合材料制备的反应动力学研究
  • 8.1 引言
  • 8.2 非等温反应动力学的基本原理及方法
  • 8.2.1 微分法
  • 8.2.2 积分法
  • 8.3 MC尼龙／无机纳米复合材料制备的反应动力学测试实验
  • 8.3.1 实验装置
  • 8.3.2 实验步骤
  • 8.4 数据处理与结果
  • 8.4.1 原始数据
  • 8.4.2 动力学数据处理方法
  • 8.4.3 结果与讨论
  • 8.5 本章小结
  • 第九章 总结
  • 参考文献
  • 攻读学位期间所取得的主要成果
  • 致谢

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