PA6/α-ZrP纳米复合材料的制备、结构及性能研究

尼龙6(PA6)是一种应用广泛的工程塑料,具有优良的物理机械性能。但是,由于酰胺极性基团的作用,尼龙6的吸水率高,热变形温度低,限制了其应用。为了提高尼龙的性能以适应不同应用领域的需要,常采用嵌段、接枝共混、填充等方法对其改性。近年来,随着纳米技术的不断深入和发展,聚合物无机纳米复合材料成为研究的热点。尼龙6/无机层状纳米复合材料,因其相较于纯聚合物或传统的复合材料在热性能、光学性能和其它物理化学性能等方面都有显著的提高而受到工业界和科学界的广泛关注。目前,对蒙脱土、二氧化硅等

无机物与尼龙6的纳米复合材料的研究报道较多,而对尼龙6/磷酸锆纳米复合材料的研究相对较少。磷酸锆是一种合成,结构规整的层状无机物,其离子交换容量大,并具有长径比可控和粒子尺寸分布较窄等特点,可应用于制备聚合物/层状无机物纳米复合材料。aZrP结构中伸向层间的一OH基团中质子具有酸性,它是一种固体酸;而尼龙6是己内酰胺聚合后的产物,分子中含有大量

的碱性基团酰胺基,两者具有较强的酸碱相互作用,伐.ZrPPA6会具有较好的相容性。因此,本文选用α-ZrP与尼龙6直接熔融共混,得到不同含量磷酸锆的尼龙6纳米复合材料,对其结构、热稳定性及力学性能进行了研究。

利用α-ZrPPA6本身结构的特性,选用aZrP与尼龙6直接共混,熔融挤出,得到不同含量磷酸锆的尼龙6纳米复合材料,对其结构进行了表征,并对其热稳定性及力学性能进行了研究。XRD分析表明PA6ZrP复合材料中磷酸锆的引入起到了异相成核的作用,增加了PA6中的丫晶型。但是,当随着磷酸锆含量的增大,PA6ZrP复合材料的结晶程度增加不大。TGA分析表明磷酸锆的含量为l%、2%时,PA6ZrP复合材料热稳定性提高,其中磷酸锆含量为l%的复合材料提高较多,磷酸锆含量为4%时,复合材料的热稳定性比纯PA6的热稳定性低。热变形温度分析表明,相较纯PA6,磷酸锆含量为l%时提高了125%;磷酸锆含量为2%时提高了130%;磷酸锆含量为4%时提高了1 33%,复合材料热变形温度提高显著。力学分析表明复合材料的拉伸强度及拉伸模量都得到了提高,相较纯PA6,复合材料中ZrP1%、ZrP2%、ZrP-4%的拉伸强度分别提高了17%、18%、23%,拉伸模量提高了94%、106%、1 1 l%,其中磷酸锆含量为4%时,提高最为显著。但断裂伸长率及冲击强度随着磷酸锆含量的增加呈下降的趋势。

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