铸型尼龙及其碳纤维复合材料的制备与研究

论文摘要

铸型尼龙是尼龙材料的一种，又称为单体浇铸尼龙或MC尼龙(Monomer Casting Nylon)，它是在常压下将熔融的原料己内酰胺单体用强碱性物质作催化剂，与助催化剂等助剂一起，经过真空脱水后直接注入到已预热至一定温度的模具中，物料在模具中进行快速聚合反应，凝固成的固体坯料。 本文根据阴离子聚合反应机理，在静态浇铸条件下制备了单体浇铸尼龙，考察了催化剂、助催化剂用量和聚合温度对聚合反应的影响，用结晶度、拉伸强度、断裂伸长率、缺口和无缺口冲击强度与邵氏硬度等指标表征了高聚物的力学性能，分析了各指标的变化规律及联系。通过正交试验找到的最佳聚合条件是：催化剂用量为0.006mol/mol CL、助催化剂用量为0.002mol/mol CL、聚合温度为185℃，在此条件下单体浇铸尼龙的有关性能为：结晶度是71.48％，缺口冲击强度是82.7KJ/m~2，邵氏硬度是52.4，拉伸强度是70.38Mpa，断裂伸长率是6％。 本文还将碳纤维在450℃下空气氧化处理1小时后添加到单体浇铸尼龙中从而制备碳纤维增强铸型尼龙复合材料。考察了纤维含量、纤维长度等对复合材料力学性能的影响，研究了复合材料力学性能的变化规律，用SEM对铸型尼龙复合材料的断面进行了微观观察。实验结果表明，添加碳纤维增强铸型尼龙的方案是可行的，随着纤维含量增加和纤维长度的提高，复合材料的大部分力学性能都有提高，但冲击强度和断裂伸长率有所降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 尼龙介绍
• 2.2 尼龙种类与特征
• 2.2.1 尼龙6
• 2.2.2 其他尼龙
• 2.3 铸型尼龙
• 2.3.1 铸型尼龙的概念
• 2.3.2 铸型尼龙与尼龙6的区别
• 2.3.3 铸型尼龙的特性
• 2.3.4 铸型尼龙的加工方法
• 2.3.5 铸型尼龙的应用
• 2.3.6 铸型尼龙的发展趋势
• 2.4 聚合机理
• 2.4.1 铸型尼龙聚合机理
• 2.4.2 影响聚合的因素
• 2.5 纤维增强复合材料简介
• 2.5.1 碳纤维
• 2.5.2 纤维增强复合理论
• 2.5.3 纤维增强铸型尼龙的增强理论
• 2.5.4 纤维增强复合材料的特点
• 2.5.5 热塑性树脂基复合材料
• 2.6 铸型尼龙的改性及复合材料
• 2.6.1 增强、填充铸型尼龙
• 2.6.2 铸型尼龙的共混改性
• 2.6.3 铸型尼龙的减磨改性
• 2.6.4 铸型尼龙纳米复合材料
• 2.6.5 功能化铸型尼龙
• 3 实验部分
• 3.1 实验原料
• 3.2 仪器
• 3.2.1 实验用仪器
• 3.2.2 实验测试仪器
• 3.3 MC尼龙的制备过程
• 3.3.1 主体实验装置
• 3.3.2 工艺流程
• 3.3.3 铸型尼龙的合成
• 3.3.4 铸型尼龙复合材料的制备
• 3.4 实验方案
• 3.4.1 制备铸型尼龙的实验方案
• 3.4.2 铸型尼龙复合材料的制备
• 3.5 产品的性能检测
• 3.5.1 结晶度测定
• 3.5.2 拉伸强度测定
• 3.5.3 塑料悬臂梁冲击强度
• 3.5.4 邵氏硬度
• 4 实验结果与讨论
• 4.1 铸型尼龙性能分析
• 4.1.1 对铸型尼龙结晶度的影响
• 4.1.2 对铸型尼龙拉伸强度和断裂伸长率的影响
• 4.1.3 对铸型尼龙硬度的影响
• 4.1.4 对铸型尼龙冲击强度的影响
• 4.1.5 正交试验分析
• 4.2 铸型尼龙复合材料力学性能分析
• 4.2.1 纤维含量对纤维增强铸型尼龙力学性能的影响
• 4.2.2 纤维长度对纤维增强铸型尼龙力学性能的影响
• 4.2.3 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢