纳米蒙脱土对PA6和ABS共混体系形态及性能影响的研究

论文摘要

本文以熔融插层法制备聚酰胺6（PA6）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）/有机蒙脱土（OMMT）纳米复合材料为研究对象,对该体系有机蒙脱土的分散分布形态、纳米复合材料的形态结构与性能进行了深入的研究。在插层热力学分析的基础上,本文通过广角X射线衍射（WAXD）和透射电子显微镜（TEM）分析,分别以两种OMMT母粒的形式加入到PA6/ABS共混体系中,对OMMT在该共混体系的分散形态进行研究。研究表明,无论以何种OMMT母粒加入到PA6/ABS共混体系中,OMMT片层都以剥离形态选择性分布在PA6相内,两相界面存在少量的OMMT片层,与ABS对比,OMMT与PA6有较强吸附作用,从而说明蒙脱土在聚合物共混物中插层或剥离程度依赖于聚合物/蒙脱土之间的相互作用。OMMT的加入能有效细化PA6/ABS共混体系ABS分散相的粒径,通过扫描电子显微镜（SEM）观察表明,OMMT对ABS分散相起到了切割的作用,明显的细化了ABS分散相;当以ABS为基体时,OMMT也细化了PA6分散相,明显改善PA6/ABS共混物的相容性,说明OMMT起到了增容的作用。对分别以ABS、PA6为基体的共混体系,OMMT的加入导致PA6和ABS共混体系从表层到中心部位出现不同层次的网络结构,而对ABS基体系,产生了OMMT片层在样品边缘互相搭接成的网络结构,形成了特殊的共连续形态结构。对制备的PA6/ABS/OMMT共混物,发现OMMT可显著提高共混物的拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量,但OMMT对该共混体系增韧效果不明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚合物/蒙脱土纳米复合材料简介
• 1.2.1 蒙脱土的结构特征及其插层剂的选择
• 1.2.2 有机蒙脱土的插层机理及其结构
• 1.2.3 熔融插层过程理论分析
• 1.2.3.1 熔融插层过程的热力学分析
• 1.2.3.2 熔融插层过程的动力学分析
• 1.2.3.3 熔融插层过程的平均场理论
• 1.2.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料结构的分类
• 1.2.5 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究现状
• 1.2.6 PA6/ABS/OMMT纳米复合材料的研究现状
• 1.3 本论文研究思路和主要研究内容
• 1.3.1 研究目的和思路
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 PA6和ABS共混物纳米复合材料的制备与表征
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备及仪器
• 2.3 有机蒙脱土母粒的制备
• 2.4 PA6/OMMT、ABS/OMMT纳米复合材料的制备
• 2.5 PA6及ABS共混物纳米复合材料的制备
• 2.6 形态结构表征
• 2.6.1 广角X射线衍射（WAXD）测试
• 2.6.2 透射电子显微镜（TEM）观察
• 2.6.3 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 2.7 熔融流变行为测试
• 2.8 性能测试
• 2.8.1 力学性能测试
• 2.8.2 动态粘弹谱（DMA）测试
• 第3章 有机蒙脱土在PA6和ABS共混体系中的分散性及其分布研究
• 3.1 引言
• 3.2 OMMT在PA6或ABS中的分布
• 3.3 OMMT在PA6/ABS（70/30,w/w）共混体系中的分散性研究
• 3.3.1 PA6/OMMT母粒制备下PA6/ABS（70/30,w/w）共混体系
• 3.3.2 ABS/OMMT母粒制备下PA6/ABS（70/30,w/w）共混体系
• 3.4 OMMT在ABS/PA6（70/30,w/w）共混体系的分散性研究
• 3.4.1 PA6/OMMT母粒制备下ABS/PA6（70/30,w/w）共混体系
• 3.4.2 ABS/OMMT母粒制备下ABS/PA6（70/30,w/w）共混体系
• 3.5 OMMT的选择性分布机理
• 3.6 小结
• 第4章 有机蒙脱土对PA6和ABS共混体系相形态的影响
• 4.1 引言
• 4.2 有机蒙脱土对PA6/ABS（70/30,w/w）共混物相形态的影响
• 4.2.1 PA6/ABS/OMMT纳米复合材料的SEM分析
• 4.2.2 PA6/ABS/OMMT共混体系ABS分散相的粒径大小及分布
• 4.3 有机蒙脱土对ABS/PA6（70/30,w/w）共混体系相形态的影响
• 4.3.1 ABS/PA6/OMMT纳米复合材料的SEM分析
• 4.3.2 ABS/PA6/OMMT共混体系ABS分散相的粒径大小及分布
• 4.4 有机蒙脱土细化PA6及ABS体系分散相机理的研究
• 4.5 小结
• 第5章 有机蒙脱土对PA6及ABS共混体系注塑样品形态的影响
• 5.1 引言
• 5.2 ABS/PA6/OMMT纳米复合材料的网状层次结构
• 5.3 PA6/ABS/OMMT纳米复合材料断口不同部位的形态分析
• 5.4 小结
• 第6章 有机蒙脱土对PA6及ABS共混体系力学性能的影响
• 6.1 引言
• 6.2 OMMT对PA6/ABS共混体系拉伸性能的影响
• 6.3 OMMT对PA6/ABS共混体系弯曲性能的影响
• 6.4 OMMT对PA6/ABS共混体系冲击性能的影响
• 6.5 PA6/ABS/OMMT纳米复合材料的动态粘弹谱分析
• 6.6 小结
• 第7章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录