膨胀尼龙-6/石墨复合材料的制备与导电性能研究

论文摘要

尼龙-6是工程塑料中开发最早的品种,由于其耐油性、耐磨性、抗震性、耐化学药品性、高强度、热稳定性等优点,已经被广泛应用于机床、汽车、机械、化工、纺织、交通运输等工业部门。但由于尼龙-6的耐强酸强碱性差、吸水率大,以及绝缘性能、容易燃烧等缺点限制了它的应用范围。人们通常采用共聚、共混、填充、增强、分子复合等方法对其进行改性,在保证其原有性能的基础上,使其物理性能得到改进。膨胀石墨在保持原来石墨优良导电性的同时,还具有优良的自润滑性、耐高温性、耐腐蚀性等,因此它被广泛应用于导电、耐磨、减摩、防火阻燃等复合材料的制备中。它可作为一种非常好的填充剂与尼龙进行机械共混、掺杂,也可以与单体通过原位聚合来制备复合材料,这样就能明显地改善尼龙-6的物理性能。本文首次采用50目鳞片石墨为改性原材料,利用其制备出无硫低温下可膨胀的石墨层间化合物（可膨胀石墨）,并将它作为制备膨胀尼龙-6/石墨复合材料的膨胀剂。将膨胀剂与尼龙-6的单体进行原位聚合,在热能量的作用下膨胀改性尼龙-6,得到了一种低密度的、多孔的、导电的新型复合材料。本论文的主要工作:1、采用50目的鳞片石墨为原料制备了超大膨胀体积的石墨层间化合物（可膨胀石墨）,而且它在低温下也可以膨胀。2、采用紫外、扫描电镜、高压液相、x-衍射、红外及能谱等手段对可膨胀石墨进行表征,获得了它们的结构、形貌和表观性能的相关信息。3、用上述合成方法制备的可膨胀石墨为膨胀剂,在高温常压下制备了不同导电率的膨胀尼龙-6/石墨导电复合材料。4、用IR、SEM、TEM、XRD等手段对复合材料进行表征,测定了它们的电阻值,并初步探讨了实验机理。5、在超声条件下用不同原料制备了防静电尼龙膜,初步探讨各种条件对实验结果的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 高分子（Polymer） 概述
• 1.2 尼龙概述
• 1.3 可膨胀石墨简介
• 第二章 无硫可膨胀石墨的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 体系最佳反应条件的选择
• 2.3.1 最佳物料比的选择
• 2.3.2 最佳反应时间和温度的选择
• 2.3.3 最佳膨化温度的选择
• 2.3.4 结论
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 高氯酸用量对膨胀体积的影响
• 2.4.2 冰乙酸用量对膨胀体积的影响
• 2.4.3 氧化剂用量对膨胀体积的影响
• 2.4.4 反应温度对膨胀体积的影响
• 2.4.5 反应时间对膨胀体积的影响
• 2.4.6 烘干温度的选择
• 2.4.7 膨化温度的选择
• 2.5 产品表征
• 2.5.1 产品的紫外图谱分析
• 2.5.2 产品高压液相色谱分析
• 2.5.3 反应中间体x 射线衍射图谱分析
• 2.5.4 原子吸收光谱检测重金属离子
• 2.5.5 能谱分析
• 2.5.6 产品的扫描电镜分析
• 2.6 合成可膨胀石墨（石墨层间化合物）的机理研究
• 第三章 膨胀尼龙-6/石墨复合材料的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 尼龙-6 的聚合机理
• 3.2.2 实验原料
• 3.2.3 实验仪器
• 3.2.4 实验方法
• 3.3 复合材料的表征
• 3.3.1 复合材料的红外光谱（FT-IR）分析
• 3.3.2 扫描电镜（SEM）分析
• 3.3.3 透射电镜（TEM）分析
• 3.3.4 XRD 分析
• 3.3.5 热变形温度的测定
• 3.3.6 体电阻的测定
• 3.4 实验原理探究
• 3.5 结论和后续工作展望
• 第四章 防静电尼龙膜的制备与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 膨胀石墨用量对防静电系数的影响
• 4.3.2 膜的湿度对防静电系数的影响
• 4.3.3 膜的厚度对防静电系数的影响
• 4.3.4 超声时间对防静电系数的影响
• 4.3.5 扫描电镜 SEM 分析
• 4.4 实验原理和总结
• 附图
• 参考文献
• 发表论文情况
• 致谢