增强型抗静电PA11/T-ZnOw复合材料的研究

摘要

为克服传统抗静电复合材料力学性能差的缺点，本课题采用半导体四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)作为抗静电填料，利用其特有的三维四针状结构及较高的强度和模量来改善复合材料的力学性能。本文用熔融挤出法制备了尼龙11(PA11)/T-ZnOw抗静电复合材料，用DSC、毛细管流变仪、WAXD、偏光显微镜和SEM等研究了PA11/T-Znow复合材料的结晶行为、流变行为、力学性能和电性能。 等温结晶研究结果表明：Avrami方程能很好的描述PA11及其复合材料的等温结晶行为。T-Znow的加入能起到异相成核的作用，提高PA11的结晶速率；PA11及其复合材料的晶体生长都为二维盘状生长和三维球晶生长并存的方式。Hoffman-Weeks理论得出PA11/T-ZnOw复合材料的平衡熔点比PA11高。所有试样的等温结晶熔融曲线在高温时表现为双重熔融峰，在低温时表现为三重熔融峰。 非等温结晶研究结果表明：Ozawa理论不适用于描述PAll及其复合材料的非等温结晶过程，而修正的Avrami方程和Mo法能很好的处理此过程。T-ZnOw的加入不仅提高了复合材料的结晶速率，而且改变了PA11基体的成核和晶体生长规律。PA11及其复合材料都呈现单一或双重熔融峰，T-ZnOw的加入加快了单峰的出现。Hoffman-Lauritzen理论及其推论的结果表明，T-Znow的加入提高了垂直于分子链方向的折叠自由能和所对应结晶温度时的结晶活化能。 偏光显微镜和WAXD的研究结果表明：T-ZnOw的加入使复合材料的球晶数目增多，粒径减小。T-ZnOw的加入并没有改变PA11的晶型，但少量的T-ZnOw能够诱导6晶型的生成。 流变行为研究结果表明：PA11及其复合材料均为假塑性流体，且复合材料的非牛顿指数整体上比PA11高，对剪切速率的敏感性低于PA11；太同一剪切速率下，复合材料的表观粘度随着T-ZnOw含量的增多先增大后减小，T-ZnOw经过表面修饰后可以降低复合材料的表观粘度；复合材料的粘流活化能比PA11高，对温度的敏感性比PA11高。 力学性能和电性能研究结果表明：经偶联剂处理的T-ZnOw粒子更有利于提高复合材料的力学性能，但不利于提高复合材料的导电性。随着T-ZnOw含量的增加，复合材料的各种力学性能均呈现先升高后降低的趋势。复合材料的拉伸强度、常温冲击强度、低温冲击强度、弯曲强度和弯曲屈服强度分别在15份、8份、3份、lO份和8份时达到最大，比纯PAll分别提高了15.7％、281％、60.4％、19.1％和32.1％。复合材料的表面电阻在T-ZnOw含量为8份时降低到1×10<'12>Ω，体积电阻在T-ZnOw含量为5份时降低到1×10<'12>Ω。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章绪论

1.1静电的产生及危害

1.2 PA11的研究现状

1.3抗静电复合材料的研究现状

1.3.1添加抗静电剂

1.3.2添加导电填料

1.3.3与结构型导电高分子共混

1.3.4目前抗静电复合材料存在的问题

1.4 T-ZnOw的研究现状

1.4.1 T-ZnOw的特性

1.4.2 T-ZnOw在复合材料中的抗静电作用

1.4.3 T-ZnOw在复合材料中的增强作用

1.5本课题的提出及研究内容

第二章PA11/T-ZnOw复合材料的制备及表征手段

2.1主要原料

2.2主要仪器及设备

2.3 PA11/T-ZnOw复合材料的制备

2.3.1 T-ZnOw的表面处理

2.3.2 PA11/T-ZnOw复合材料的制备

2.4 PA11/T-ZnOw复合材料的表征

2.4.1拉伸试验

2.4.2常、低温缺口冲击试验

2.4.3弯曲试验

2.4.4电性能测试

2.4.5毛细管流变试验

2.4.6 DSC测试

2.4.7 WAXD测试

2.4.8光学显微镜测试

2.4.9扫描电镜测试

第三章PA11/T-ZnOw复合材料的结晶行为研究

3.1引言

3.2等温结晶动力学

3.2.1 T-ZnOw含量与结晶温度对PA11/T-ZnOw复合材料结晶行为的影响

3.2.2 T-ZnOw含量对PA11/T-ZnOw复合材料等温结晶动力学的影响

3.2.3 T-ZnOw含量对PA11/T-ZnOw复合材料球晶生长的影响

3.3等温结晶熔融行为

3.3.1熔融行为

3.3.2平衡熔点

3.4非等温结晶动力学

3.4.1 T-ZnOw含量与降温速率对PA11/T-ZnOw复合材料结晶行为的影响

3.4.2 T-ZnOw含量对PA11/T-ZnOw复合材料非等温结晶动力学的影响

3.4.3 T-ZnOw含量对PA11/T-ZnOw复合材料结晶活化能的影响

3.5非等温结晶熔融行为

3.6 T-ZnOw对PA11晶型及球晶大小的影响

3.7本章小结

第四章PA11/T-ZnOw复合材料流变行为的研究

4.1引言

4.2温度对PA11及PA11/T-ZnOw复合材料表观粘度的影响

4.3 T-ZnOw含量对复合材料非牛顿指数的影响

4.4 T-ZnOw含量对复合材料表观粘度的影响

4.5表面处理剂对PA11/T-ZnOw复合材料表观粘度的影响

4.6 T-ZnOw含量对复合材料粘流活化能的影响

4.7本章小结

第五章PA11/T-ZnOw复合材料力学性能及电性能的研究

5.1引言

5.2 PA11/T-ZnOw复合材料的力学性能

5.2.1偶联剂含量对复合材料力学性能的影响

5.2.2 T-ZnOw含量对复合材料力学性能的影响

5.3 PA11/T-ZnOw复合材料的电性能

5.4本章小结

第六章全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表和待发表的论文

致谢