尼龙1010/硅灰石复合材料的制备与表征

摘要

尼龙1010作为我国特有的工程塑料，有很多优异的性能而被应用广泛，尼龙1010作为结构性材料，对其尺寸稳定性、耐热性、强度等方面提出了更高的要求。硅灰石作为来源广泛的无机硅酸盐矿物材料，其刚性大、吸水率低、耐热性好，无毒且价格低廉易得，作为一种新兴的尼龙增强填充材料潜力很大。为提高尼龙1010的强度和耐磨性、改善其尺寸稳定性，并降低材料成本，本文对针状硅灰石进行表面修饰，通过熔融共混制备尼龙1010/硅灰石复合材料，研究了尼龙1010原料的粒度、硅灰石的粒度及填充量对复合材料力学性能、摩擦磨损性能、热膨胀性能及热稳定性等的影响，探讨了尼龙1010及其复合材料的摩擦磨损机理，分析了硅灰石对尼龙1010熔融与结晶行为的影响。得到如下主要结果:
　　 (1)通过熔融挤出制备出了尼龙1010/硅灰石复合材料，SEM及EDS分析显示硅灰石均匀的分散于尼龙1010基体中，复合材料熔体具有良好的加工成型性。
　　 (2)硅灰石的加入，显著提高了尼龙1010的刚性。与纯尼龙1010相比，复合材料的拉伸性能和弯曲性能均有较大幅度提升，其中拉伸强度与拉伸模量最大分别提高了29.2％与256％，弯曲强度与弯曲模量最大分别提高了93.2％与367％;复合材料的动态储能模量随硅灰石含量的增多快速增大，当硅灰石含量为70wt％时，动态储能模量增加了约350％。
　　 (3)硅灰石显著改善了复合材料的摩擦磨损性能，随硅灰石含量的增加复合材料的摩擦系数与磨损量均降低，摩擦系数、磨损量分别与硅灰石含量呈指数关系，SEM结果显示复合材料的磨损面光滑，硅灰石使尼龙1010的粘附磨损减轻或消失。
　　 (4)硅灰石的加入改善了尼龙1010的热稳定性，降低了尼龙1010的热膨胀系数，并降低了温度对热膨胀系数的影响，使尼龙1010具有更好的尺寸稳定性;复合材料的热分解温度升高;随硅灰石含量的增加，复合材料的热变形温度逐渐升高，当硅灰石含量为60wt％时，复合材料的热变形温度由尼龙1010原样的65℃升高到163℃;复合材料的吸水率随硅灰石含量的增加逐渐减小。
　　 综上所述，硅灰石填充尼龙1010复合材料具有良好的综合性能，材料制备方法简单易操作，硅灰石填充量高，成本低廉，由此可大幅降低材料成本。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 尼龙1010改性研究

1．1．1 尼龙1010特点

1．1．2 尼龙1010的增强改性

1．1．3 尼龙1010的其他填充改性

1．1．4 尼龙1010及其复合材料的摩擦磨损性能

1．2 硅灰石在聚合物改性中的应用

1．2．1 硅灰石结构

1．2．2 硅灰石在聚合物改性中的应用

1．3 硅灰石在尼龙改性中的应用

1．3．1 研究进展

1．3．2 存在问题

1．4 本课题的研究意义、思路及主要内容

1．4．1 研究意义与思路

1．4．2 主要内容

2 尼龙1010/硅灰石复合材料的制备与力学性能研究

2．1 实验部分

2．1．1 主要原料与仪器

2．1．2 复合材料的制备

2．1．3 复合材料的物理力学性能测试

2．1．4 复合材料的动态力学性能测试

2．1．5 复合材料的吸水率测试

2．1．6 复合材料冲击断面的SEM观察

2．1．7 复合材料熔体流动速率测定

2．2 结果与讨论

2．2．1 硅灰石红外光谱分析

2．2．2 尼龙1010粒度对复合材料的影响

2．2．3 硅灰石含量对复合材料物理力学性能的影响

2．2．4 硅灰石粒度对复合材料力学性能的影响

2．2．5 硅烷偶联剂对复合材料力学性能的影响

2．2．6 复合材料的动态力学性能

2．2．7 复合材料的吸水率

2．2．8 复合材料冲击断面微观形貌分析

2．2．9 复合材料的能谱分析

2．2．10 复合材料的熔体流动速率

2．3 本章小结

3 尼龙1010/硅灰石复合材料的摩擦磨损性能研究

3．1 实验部分

3．1．1 主要原料与仪器

3．1．2 实验步骤

3．2 结果与讨论

3．2．1 复合材料的摩擦系数

3．2．2 复合材料的磨损量

3．2．3 摩擦磨损机理分析

3．3 本章小结

4 尼龙1010/硅灰石复合材料的热性能研究

4．1 实验部分

4．1．1 试样

4．1．2 主要仪器

4．1．3 复合材料TG测试

4．1．4 复合材料热膨胀性能测试

4．1．5 复合材料熔融和结晶行为测试

4．2 结果与讨论

4．2．1 复合材料的热降解行为

4．2．2 复合材料的热膨胀性能

4．2．3 复合材料的热变形温度

4．2．4 复合材料的熔融和结晶行为

4．3 本章小结

结论

参考文献

个人简历

硕士期间科研情况

致谢