水滑石/PA6纳米复合材料的制备、结构与性能

摘要

本论文采用原位聚合方法的不同工艺制备了水滑石/PA6纳米复合材料、类水滑石/PA6纳米复合材料、水滑石/PA6/PS三元复合体系、类水滑石/PA6/PS三元复合体系及PA6紫外吸收功能微球，并对所得样品形貌、性能进行表征和讨论。具体研究内容如下:
　　1)采用己内酰胺水解开环原位聚合方法制备的MgAl-LDHs/PA6和MgAl-THlcs/PA6纳米复合材料，MgAl-LDHs和MgAl-THIcs在复合材料中均达到均匀分散，MgAl-LDHs含量为0.3 wt％的复合材料CP-0.3出现了部分片层剥离的水滑石，MgAl-THlcs含量为0.3 wt％的复合材料CPH-0.3出现了部分片层剥离的类水滑石;部分片层剥离的水滑石或类水滑石的存在明显促进复合材料中PA6γ晶型的生成;水滑石或类水滑石的加入在PA6结晶的过程中起到了很好的异相成核剂的作用，提高了PA6的结晶能力;低含量MgAl-LDHs和MgAl-THlcs对PA6的热稳定性影响不显著;少量均匀分散的MgAl-THlcs使复合材料对近紫外波长为320～380nm的紫外线吸收效果明显，MgAl-THlcs对紫外线的吸收在其复合材料中发生了红移。
　　2)采用静态浇注己内酰胺阴离子开环原位聚合方法制备的MgAl-LDHs/PA6纳米复合材料，TEM显示MgAl-LDHs在复合材料中团聚较严重;另外，MgAl-LDHs的加入对复合材料中PA6的晶型、结晶能力和热稳定性均无明显影响。
　　3)采用反应挤出己内酰胺阴离子开环原位聚合得到了MgAl-THlcs在复合材料中呈纳米级均匀分散的MgAl-THlcs/PA6纳米复合材料RCPHs，在MgAl-THlcs含量为1 wt％时出现了部分片层剥离型水滑石;MgAl-THlcs的加入使复合材料对近紫外波长为320～380nm的紫外线吸收效果明显;少量均匀分散的MgAl-THlcs起到了很好的异相成核剂的作用，不仅提高了PA6的结晶温度，而且也增加了其结晶度。但在反应挤出工艺中，MgAl-THlcs的加入对复合材料PA6晶型结构影响不大;部分片层剥离MgAl-THlcs的存在明显提高了复合材料的热稳定性。
　　4)采用连续双原位聚合方法合成了MgAl-LDHs/PA6/PS和MgAl-THlcs/PA6/PS三元复合材料。当加入MgAl-LDHs时，复合材料是完全不相容的PA6微球分散相/PS连续相的结构，而当加入MgAl-THlcs复合材料的形貌由PA6微球分散相/PS连续相逐渐变为PA6连续相/PS分散相的结构;TEM表明添加MgAl-LDHs或低含量MgAl-THlcs时，水滑石分散在PA6微球中;另外MgAI-LDHs和MgAl-THlcs的加入对复合材料中PA6晶型和结晶能力均无太大影响。
　　5)利用连续双原位聚合和MgAl-THlcs的选择性分布成功制备了PA6紫外吸收功能微球。PA6紫外吸收功能微球的粒径分布较窄，平均粒径43μm，并且表面有丰富的活性基团;在波长330～400nm范围内，PA6紫外吸收功能微球的紫外吸收能力比PA6微球明显提高;与PA6微球相比，PA6紫外吸收功能微球具有较好的热稳定性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 水滑石的简介

1．1．1 水滑石的结构和组成

1．1．2 水滑石的物理化学性质

1．1．3 水滑石的制备工艺

1．1．4 水滑石(LDHs)的应用

1．1．5 LDHs的表征方法

1．2 水滑石／聚合物复合材料的研究进展

1．2．1 LDHs／聚合物纳米复合材料的制备工艺

1．2．2 水滑石／聚合物复合材料的种类及性能

1．2．3 LDHs／聚合物纳米复合材料的应用

1．3 水滑石／PA6复合材料的研究进展

1．4 本文研究的目的意义和主要内容

2 水解聚合制备MgAl-LDHs／PA6纳米复合材料及其性能表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验设备

2．2．3 样品制备

2．2．4 测试表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 自制的MgAl-LDHs性能分析

2．3．2 MgAl-LDHs在复合材料中的分散情况

2．3．3 MgAl-LDHs／PA6纳米复合材料的XRD分析

2．3．4 MgAl-LDHs／PA6纳米复合材料的的DSC分析

2．3．5 MgAl-LDHs／PA6纳米复合材料的TGA

2．4 本章小结

3 水解聚合制备MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验设备

3．2．3 样品制备

3．2．4 测试表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 自制的MgAl-HTlcs性能分析

3．3．2 MgAl-HTlcs在复合材料中的分散情况

3．3．3 MgAl-THlcs／PA6纳米复合材料的UV分析

3．3．4 MgAl-THlcs／PA6纳米复合材料的xRD分析

3．3．5 MgAl-THlcs／PA6纳米复合材料的DSC分析

3．3．6 MgAl-THlcs／PA6纳米复合材料的TGA

3．4 本章小结

4 静态浇铸阴离子开环聚合制备MgAl-LDHs／PA6纳米复合材料

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验设备

4．2．3 样品制备

4．2．4 测试表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 MgAl-LDHs在复合材料中的分散情况

4．3．2 复合材料ACPs的XRD分析

4．3．3 复合材料ACPs的的DSC分析

4．3．4 复合材料ACPs的TG分析

4．4 本章小结

5 反应挤出工艺制备MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 原材料与设备仪器

5．2．2 反应挤出工艺制备MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料

5．2．3 测试表征

5．3 结果与讨论

5．3．1 MgAl-HTlcs在复合材料中的分散情况

5．3．2 MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料的UV-Vis分析

5．3．3 MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料的XRD分析

5．3．4 MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料的DSC分析

5．3．5 MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料的TG分析

5．3．6 MgAl-HTlcs／PA6纳米复合材料的流变性能分析

5．5 本章小结

6 水滑石对PA6／PS合金形貌与性能的影响

6．1 前言

6．2 实验部分

6．2．1 实验原料

6．2．2 设备仪器

6．2．3 连续双原位聚合合成水滑石／PA6／PS三元复合材料

6．2．4 测试表征

6．3 结果与讨论

6．3．1 水滑石／PA6／PS三元复合材料的SEM

6．3．2 水滑石／PA6／PS三元复合材料的TEM

6．3．3 水滑石／PA6／PS三元复合材料的XRD

6．3．4 水滑石／PA6／PS三元复合材料的DSC

6．4 本章小结

7 PA6紫外吸收功能微球的制备与表征

7．1 前言

7．2 实验部分

7．2．1 原材料

7．2．2 设备仪器

7．2．3 PA6紫外吸收功能微球的制备

7．2．4 测试表征

7．3 结果与讨论

7．3．1 MgAl-HTlcs／PA6／PS三元复合材的SEM

7．3．2 MgAl-HTlcs／PA6／PS三元复合材的TEM

7．3．3 PA6紫外吸收功能微球的UV-Vis

7．3．4 PA6紫外吸收功能微球的功能官能团

7．3．5 PA6紫外吸收功能微球的粒度分布

7．3．6 PA6紫外吸收功能微球的热性能(DSC)分析

7．4 本章小结

8 全文总结与创新点

8．1 全文总结

8．2 创新点

参考文献

攻读博士学位期间的学术活动及成果情况