PA6/PP/MMT纳米复合材料相态结构及阻燃特性研究

摘要

聚合物/蒙脱土纳米复合材料具有独特的阻燃性能，与传统阻燃材料相比具有添加量小、无卤、对基体材料性能影响小等特点，因此高阻燃性能的聚合物/蒙脱土纳米复合材料的开发研究受到广泛关注。但是聚合物/蒙脱土纳米复合材料不能满足一般材料对阻燃性能的要求，而且，在众多的聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究中，均采用单一的聚合物基体，而对以共混物为基体的纳米复合材料研究较少。本论文对PA6/PP共混物/蒙脱土纳米复合材料进行了研究，通过改变该复合材料的组成和相结构来提高该复合材料的阻燃性能。 首先采用熔融插层法制备了PA6/PP/MMT纳米复合阻燃材料，通过XRD、SEM、DSC和LOI等对其结构和性能进行了表征。结果表明：蒙脱土在PA6/PP-g-MAH/PP/MMT(0/5/1 00/4)复合材料中呈现剥离结构，在PA6/PP-g-MAH/PP/MMT(70/5/30/4)中呈现插层结构。当改变PA6/PP/MMT复合材料中的PP、PP-g-MAH和蒙脱土的含量时，该复合材料的拉伸性能和吸水性也会随着变化。随着PP含量的增加，该复合材料的拉伸强度和吸水率均呈下降趋势；随着PP-g-MAH含量的增加，复合材料的拉伸强度逐渐升高，当PP-g-MAH含量为5份时，拉伸强度达到最大，吸水率随之降低；随着MMT含量的增加，该复合材料的拉伸强度逐渐升高，当其含量为4份时，拉伸强度最大，当MMT含量为1份时，吸水率最低。综合考虑当PP含量为30份、PP-g-MAH含量为5份，蒙脱土含量为4份时，该复合材料的力学性能达到最佳，吸水性能最差。呈现插层型结构的PA6/PP/MMT复合材料具有较高的阻燃性能。 进一步用XRD、DSC和SEM分析方法研究了PA6/PP/MMT复合材料的相态结构和结晶度与阻燃性能的关系。结果分析表明未加PP-g-MAH时，该复合材料呈现明显的海岛结构，相界面清晰，阻燃性能较差，但当加入5份PP-g-MAH后，该海岛结构消失，PP粒子均匀地分散在PA6基体中，而且粒度变小，界面之间的粘结力提高，表现出良好的阻燃性能。PA6/PP/MMT复合材料中PA6的结晶度对该复合材料的阻燃性能也有一定的影响，结晶度越低，复合材料的阻燃性能越好，当其组成为70/5/30/4时，结晶度最低。

目录

文摘

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1绪论

1.1 PA6/PP共混物研究进展

1.1.1 PA6/PP共混物相容化方法

1.1.2 PA6/PP共混物的制备方法

1.1.3 PA6/PP共混物的力学性能

1.1.4 PA6/PP共混物的结构

1.1.5 PA6/PP共混物的应用

1.2聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究

1.2.1 PA6/蒙脱土纳米复合材料

1.2.2 PP/蒙脱土纳米复合材料

1.3纳米复合阻燃材料的研究进展

1.3.1纳米复合阻燃材料的阻燃性能及阻燃机理

1.3.2纳米复合阻燃材料的阻燃性能的影响因素

1.3.3纳米复合材料的发展趋势

1.4.本课题的研究思路及技术路线

1.4.1本课题的研究思路

1.4.2本课题的技术路线

2实验

2.1主要原料及试剂

2.2主要实验仪器和设备

2.3试样的制备

2.3.1 PA6/PP复合材料的制备

2.3.2 PA6/PP/MMT纳米复合材料的制备

2.4性能测试

2.4.1力学性能测试

2.4.2吸水率测定

2.4.3燃烧性能测试

2.4.4 X-射线衍射

2.4.5差示扫描量热法(DSC)

2.4.6热失重分析法(TG)

2.4.7扫描电镜分析(SEM)

3结果与讨论

3.1 PA6/PP/MMT纳米复合材料性能的研究

3.1.1 PA6/PP/MMT纳米复合材料的拉伸性能

3.1.2 PA6/PP/MMT纳米复合材料的吸水性能

3.1.3 PA6/PP/MMT纳米复合材料的热稳定性

3.1.4 PA6/PP/MMT纳米复合材料的结晶性能

3.2 PA6/PP/MMT纳米复合材料的相态结构

3.2.1 PP含量对相态结构的影响

3.2.2 MMT含量对相结构的影响

3.2.3 PP-g-MAH含量对相结构的影响

3.3 PA6/PP/MMT纳米复合材料的阻燃性能

3.3.1复合材料的组分含量对阻燃性能的影响

3.3.2炭层微结构

3.4相结构与阻燃性能的关系

4结论

致 谢

参考文献

附 录