尼龙11/硅烷化碳化硅复合材料的制备及性能研究

摘要

尼龙11(PA11)是一种具有优良的物理、化学以及机械性能,以及质量轻、耐腐蚀、吸水性低、尺寸稳定性好、耐磨耐油性优良等特点的工程塑料,因此,广泛应用于汽车、航空、电子、军事工业等方面。然而,随着科技的发展,单纯的尼龙11因为其性能短板以及高额的价格的影响,应用受到了限制,所以,制备高性能的尼龙11复合材料十分必要。本课题首先用硅烷偶联剂(KH550)对碳化硅进行表面改性,用尼龙11粒料和改性后的碳化硅为主要原料,采用熔融共混法制备出了尼龙11/碳化硅复合材料。用扫描电子显和红外光谱仪观察了复合材料的形貌特征和组成,用偏光显微镜观察了其结晶形态,通过差示扫描量热仪和毛细管流变仪分析了复合材料的结晶性能和流变性能,并对复合材料的力学性能和阻隔性能进行了研究。得出以下结论:
　　1.红外光谱表征显示硅烷偶联剂(KH550)对碳化硅的表面处理是成功的;复合材料的扫描电镜显示,碳化硅在尼龙11基体中分散均匀,聚合充分;碳化硅的加入提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度以及断裂伸长率;与纯尼龙11相比,复合材料的阻隔性能得到了提升。
　　2.通过对尼龙11/碳化硅复合材料的结晶过程及熔融行为的研究发现:碳化硅在复合材料中起到了异相成核的作用,碳化硅的加入提高了结晶速率;Avrami方程适合处理尼龙11及尼龙11/碳化硅复合材料的等温结晶动力学过程;用经过Jeziorny修正过的Avrami方程及Mo法能够较好的处理复合材料的非等温结晶动力学过程;利用Hoffman-Weeks公式求得了复合材料的平衡熔点,发现复合材料的平衡熔点均低于纯的尼龙11。
　　3.对尼龙11及尼龙11/碳化硅复合材料的流变性能进行研究,发现它们的非牛顿系数均小于1,说明它们均为假塑性流体;当剪切应力相同,增加碳化硅含量,剪切速率先增大后减;随着剪切速率的增加,复合材料的表观黏度逐渐下降,表现出“切力变稀”现象;对比纯的尼龙11,尼龙11/碳化硅复合材料的黏流活化能更低,说明加工温度对复合材料表观黏度的影响变小,使得复合材料能在较宽的温度范围内进行加工成型。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 碳化硅

1.3 尼龙11

1.4 聚合物纳米复合材料的制备方法

1.5 尼龙11/碳化硅纳米复合材料的国内外研究概况

1.6 本课题的研究目的及主要内容

第二章 尼龙11/碳化硅复合材料制备及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验测试结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 尼龙11/碳化硅复合材料的结晶动力学及熔融行为的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 尼龙11/碳化硅复合材料的流变性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢