简介
本研究对层状硅酸盐与尼龙6基体的界面结构及性能进行了表征,并通过界面设计及控制,提高了无机相与高分子基体的粘结强度,实现尼龙6与层状硅酸盐在纳米尺度上复合的生产加工工艺,使复合材料具有卓越的力学性能。
1、进行了层状纳米材料插层改性工作,选择了合适的层状硅酸盐,并筛选出热稳定性高,可参与聚合反应的改性剂,可使处理后的层状硅酸盐在尼龙6聚合过程中被可控剥离。采用XRD、IR、DSC、SEM、万能电子试验机等手段进行了分析与表征。层状硅酸盐在1%添加量以下可以全部剥离。分散的层状硅酸盐在尼龙6中具有促进γ晶型生成的作用,还起到了异相成核的作用。提高了结晶转变温度、优选的6-氨基己酸有机处理天然层状硅酸盐复合的尼龙6中,层状硅酸盐和尼龙6分子存在很强的界面作用,体现了的综合优秀的力学性能与颜色值。
2、通过间歇聚合试验制备了纳米尼龙6复合材料,研究了配方及对反应条件的影响。在1~5%的添加量下,冲击强度先上升后下降,3%时达到最高值,拉伸强度,模量则会持续增加。聚合时复合材料体系粘度增加速度较纯尼龙更快,平衡粘度更高,由于片层结构的阻隔作用,萃取,干燥所需要的时间较纯尼龙较长。
3、通过设计聚合过程和工艺流程,调节聚合反应条件和参数,控制尼龙/层状硅酸盐纳米复合材料结构与形态,进而实现用工业装置生产的目的。实现尼龙6与层状硅酸盐在纳米尺度上复合的生产加工工艺,使复合材料具有卓越的力学性能。工业化连续生产的尼龙6复合材料,当层状硅酸盐含量为3%时,拉伸强度85.3 MPa比纯尼龙6的65 MPa提高了31.2%,缺口冲击强度82 J/m高于纯尼龙的60 J/m。弯曲模量大于3400 MPa,热变形温度(1.82 MPa)为154.5℃,比纯尼龙(65 ℃)提高89.5 ℃。密度仍为1.14g/cm3,没有增加,黄色值为6,整体已达到研究要求技术指标。连续聚合生产线波动小,萃取液可单线回收,优等品率达98%以上,达到了经济生产,实现了产业化。开发高强锦纶6纤维,强度可达6.64cN/dtex,断裂功206.21N∙cm,沸水收缩1.29%。