纳米二氧化硅/MC尼龙6原位复合材料非等温结晶动力学的研究

通过阴离子开环聚合法制备了纳米二氧化硅(SiO2)／MC尼龙6原位复合材料。采用差示扫描量热法研究了MC尼龙6及其原位纳米复合材料的非等温结晶行为；并利用修正Avrami方程的Jeziomy和Liu法进一步处理原位纳米复合材料的非等温结晶动力学。结果表明，在纳米SiO2／MC尼龙6原位复合材料中，纳米SiO2对基体MC尼龙6的结晶有一定的成核作用，并提高了其结晶速率。     

MC尼龙6/TiO2原位纳米复合材料等温结晶动力学的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了阴离子原位聚合法制备的铸型尼龙6(MC尼龙6)/TiO2纳米复合材料的等温结晶行为,并应用Avrami方程分析了MC尼龙6的等温结晶动力学过程.结果表明纳米TiO2对MC尼龙6基体具有异相成核作用,使其原位纳米复合材料结晶速率常数变大,半结晶时间变小.Hoffman成核结晶理论计算结果表明,原位纳米复合材料的Kg(与结晶温度无关而与成核方式有关的参数)大于MC尼龙6且随着纳米含量的增加而增加,说明纳米TiO2阻碍了MC尼龙6分子链的运动,同时尼龙6由晶核生长占主导地位逐渐向成核机制占主导地位转变.     

聚酯型聚氨酯/MC尼龙6原位复合材料非等温结晶和熔融行为研究

本文通过己内酰胺阴离子开环聚合法制备了聚酯型聚氨酯(PES-TPU)/MC尼龙6原位复合材料。利用差示扫描量热法研究了PES-TPU/MC尼龙6原位复合材料的非等温结晶行为和熔融行为。结果表明,在聚酯型聚氨酯/MC尼龙6原位复合材料中,聚酯型聚氨酯对基体MC尼龙6的结晶有一定的抑制作用,降低了其结晶速率和结晶温度;复合材料非等温结晶的熔融行为呈现二重熔融峰,其高温熔融峰温随降温速率的提高变化不大,而低温熔融峰温则随降温速率的提高向低温方向移动且峰强度逐渐增强。     

纳米SiO_2/MC尼龙6原位复合材料等温结晶行为的研究

将纳米SiO2均匀分散在己内酰胺单体熔体中,采用阴离子开环聚合法制备了纳米SiO2/单体浇铸(MC)尼龙6原位复合材料。通过差示扫描量热仪(DSC)、Avrami方程、Lauritizen-Hoffmann方程对复合材料的等温结晶行为进行了研究。结果表明:纳米SiO2的引入改变了基体MC尼龙6的成核机理和生长方式;低含量的纳米SiO2阻碍了MC尼龙6的结晶行为,高含量的纳米SiO2降低了MC尼龙6的结晶活化能,提高了其球晶生长速率,并促进了其结晶行为。     

MC尼龙6/TiO2原位纳米复合材料的制备及表征

利用阴离子原位聚合法制备了铸型尼龙6(MC尼龙6)／TiO2原位纳米复合材料,并对其结构与性能进行了表征。透射电子显微镜观察表明,TiO2以纳米级均匀分散于MC尼龙6中,其含量小于1份时近乎单分散,大于1份时则开始团聚。差示扫描量热法和X射线衍射法分析结果表明,纳米TiO2对MC尼龙6的结晶起到了异相成核作用,提高了MC尼龙6的结晶温度,但不改变MC尼龙6的α晶型结构;退火处理结果表明,高温退火或加入纳米TiO2,都有利于MC尼龙6基体中α晶型的生成,加快γ晶向α晶的转变。热重分析和力学性能测试表明,纳米TiO2提高了复合材料的热稳定性,其拉伸强度、冲击强度等也得到了不同程度的提高。     

MCPA6/纳米TiO2原位复合材料的熔融行为

采用差示扫描量热法(DSC)研究了铸型尼龙6(MCPA6)及其纳米TiO2原位复合材料的等温结晶与非等温结晶晶体的熔融行为。结果表明：MCPA6／纳米TiO2原位复合材料等温结晶晶体的熔融行为呈现三重熔融峰，非等温结晶晶体的熔融行为呈现二重熔融峰；其高温熔融峰温随等温结晶温度或降温速率的变化基本不变，而低温熔融峰温则随等温结晶温度的升高或降温速率的减小而提高；纳米TiO2的加入对MCPA6有一定的成核作用，使其熔点提高。     

MC尼龙／纳米CaSO4复合材料的制备与表征

采用原位聚合反应制备MC尼龙／纳米CaSO4复合材料并对其性能、形貌和结晶形态进行了分析。分析结果表明：复合材料中纳米CaSO4达到了纳米级分散,起到同时增强增韧的作用,复合材料拉伸强度比MC尼龙提高17．4％;弯曲模量提高26．9％;冲击强度提高16．7％。纳米CaSO4的引入没有改变尼龙6的结晶形态;修饰后的纳米CaSO4有利于在MC尼龙中均匀分散。     

DSC法研究纳米SiO2/MC尼龙6原位复合材料的多重熔融行为

借助差示扫描量热仪(DSC)研究纳米SiO2/MC尼龙6原位复合材料等温结晶后的多重熔融行为.结果表明:复合材料的熔融行为呈现三重熔融峰,分别对应于等温结晶过程形成的小晶片、主要结晶组分及完善性较差的组分再结晶和再组合形成较为完善结晶组分的熔融.在高温下结晶,纳米粒子含量的增加提高了体系再结晶、再组合程度;在低温下结晶,当纳米粒子含量较低时,再结晶、再组合程度相对于纯MC尼龙6有所降低,进一步增加纳米粒子的含量,再结晶、再组合的程度又逐步提高.     

MC尼龙/Dy_2O_3纳米复合材料非等温结晶动力学

采用差示扫描量热法研究铸型(MC)尼龙/Dy_2O_3纳米复合材料的非等温结晶行为,并利用Caze法和Mo法对结晶动力学进行分析,运用Kissinger方法计算MC尼龙的结晶活化能.结果表明,纳米Dy_2O_3起到异相成核的作用,使MC尼龙的结晶峰温升高,结晶总速率增大;添加纳米Dy_2O_3使MC尼龙的结晶活化能增大.     

PA11/白炭黑纳米复合材料等温结晶动力学的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了原位聚合尼龙11/白炭黑纳米复合材料的等温结晶行为,并应用Avrami方程分析了其等温结晶动力学过程。结果表明,纳米白炭黑对尼龙11基体起到异相成核作用,使其原位纳米复合材料动力学常数变大。Hoffman成核结晶理论计算结果表明,原位纳米复合材料的Kg大于尼龙11且随着纳米含量的增加而增加,说明纳米白炭黑阻碍了尼龙11分子链的运动,同时尼龙11有晶核生长占主导地位逐渐向成核机制占主导地位转变。     

MC尼龙6/纳米SiO_2复合材料的合成

用原位聚合法制备MC尼龙6/纳米SiO2复合材料。当纳米SiO2的加入量为1%时,力学综合性能最优。与纯MC尼龙相比,拉伸强度提高21%,弯曲模量提高40.3%,简支梁冲击强度提高69.1%,断裂伸长率降低43%。随着纳米SiO2含量的增加,复合材料的力学性能呈现减小趋势。采用SEM、XRD对产物进行了表征,表明采用修饰后的纳米SiO2加入到产物中,粒子分布均匀,粒径分布窄,粒子的粒径在30 nm左右。随着纳米SiO2加入量的增加,MC尼龙6/纳米SiO2复合材料的结晶度下降。     

MC尼龙6/纳米SiO2复合材料的合成

用原位聚合法制备MC尼龙6／纳米SiO2复合材料。当纳米SiO2的加入量为1％时,力学综合性能最优。与纯MC尼龙相比,拉伸强度提高21％,弯曲模量提高40．3％,简支梁冲击强度提高69．1％,断裂伸长率降低43％。随着纳米SiO2含量的增加,复合材料的力学性能呈现减小趋势。采用SEM、XRD对产物进行了表征,表明采用修饰后的纳米SiO2加入到产物中,粒子分布均匀,粒径分布窄,粒子的粒径在30nm左右。随着纳米SiO2加入量的增加,MC尼龙6／纳米SiO2复合材料的结晶度下降。     

MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的研究

采用硅烷偶联剂KH-550修饰纳米ZnO,制备了MC尼龙6/纳米ZnO复合材料。力学性能测试表明,当纳米ZnO质量分数为1%时复合材料的力学性能最优,拉伸强度比纯MC尼龙6提高25.6%,断裂伸长率提高165.6%,简支梁冲击强度提高70.1%,这说明纳米ZnO可起到同时增强增韧的作用。扫描电子显微镜分析表明,纳米ZnO质量分数为1%时,纳米ZnO在MC尼龙6基体中分散最好,达到了纳米级分散;由X衍射分析发现,纳米ZnO没有改变MC尼龙6的结晶形态,纳米ZnO质量分数为1%时复合材料的结晶形态结构优越。     

MC尼龙/稀土纳米复合材料制备的反应动力学研究

测定了MC尼龙和MC尼龙/稀土纳米复合材料制备的温度与时间关系曲线,用非等温反应动力学方法对数据进行处理,用多元回归法确定其表观动力学参数。结果表明:MC尼龙和MC尼龙/稀土纳米复合材料制备过程的动力学特征基本相似,是一个并行的聚合/结晶过程;稀土纳米氧化物对MC尼龙制备的阴离子聚合反应有促进作用;MC尼龙和MC尼龙/稀土纳米复合材料制备过程的表观活化能在92~145kJ/mol之间,反应级数在0.9~1之间,频率因子在108~1014之间,MC尼龙和MC尼龙/稀土纳米复合材料制备过程由化学反应步骤控制。     

MC尼龙/无机纳米轴瓦材料的摩擦磨损性能研究

以纳米碳酸钙/石墨为增强改性剂制备MC尼龙/无机纳米复合轴瓦材料,在自制的摩擦磨损试验机上研究复合材料的摩擦磨损性能,并与普通MC尼龙材料作对比试验。结果表明,实验条件的变化影响着MC尼龙纳米材料的摩擦磨损行为,随实验压力和对磨速度的增加,摩擦系数和磨损体积都呈现先快速降低而后逐渐上升的趋势。在相同的实验条件下,MC尼龙纳米材料的摩擦系数和磨损体积均比普通MC尼龙的低,当对磨速度和压力分别为2.1 m/s和120 N时,MC尼龙纳米材料的摩擦系数和磨损体积分别约为普通MC尼龙的60%和17%。干磨时,MC尼龙纳米材料的磨损体积约为水润滑时的25倍。     

PPES/MC尼龙6中相互作用对MC尼龙6的结晶及熔融行为影响

采用原位共混与溶液共沉淀两种不同的方法制得了PPES/MC尼龙6共混物。通过对共混物的DSC非等温结晶与熔融行为表征,推出共混物之间的相互作用。结果表明两种共混物中PPES对MC尼龙6的结晶都起阻碍作用,溶液共混物中熔融峰温(Tm)相对于MC尼龙6变化不大,而其在原位共混物中的影响很大,使得MC尼龙6的熔融峰温(Tm)向高温移动。更值得注意的是,原位共混物中MC尼龙6的结晶与熔融峰温相对于溶液共沉淀样品中偏移纯MC尼龙6的峰温更明显,说明原位共混物中PPES与MC尼龙6之间的相互作用大于溶液共沉淀共混物中的PPES与MC尼龙6的相互作用。在溶液共沉淀中MC尼龙6的结晶和熔融峰温均比在原位共混物中的高。     

Polymorphic behavior of nylon 6/saponite and nylon 6/montmorillonite nanocomposites

X‐ray diffraction methods and DSC thermal analysis have been used to investigate the structural change of nylon 6/clay nanocomposites. Nylon 6/clay has prepared by the intercalation of ε‐caprolactam and then exfoliaton of the layered saponite or montmorillonite by subsequent polymerization. Both X‐ray diffraction data and DSC results indicate the presence of polymorphism in nylon 6 and in nylon 6/clay nanocomposites. This polymorphic behavior is dependent on the cooling rate of nylon 6/clay nanocomposites from melt and the content of saponite or montmorillonite in nylon 6/clay nanocomposites. The quenching from the melt induces the crystallization into the γ crystalline form. The addition of clay increases the crystallization rate of the α crystalline form at lower saponite content and promotes the heterophase nucleation of γ crystalline form at higher saponite or montmorillonite content. The effect of thermal treatment on the crystalline structure of nylon 6/clay nanocomposites in the range between Tg and Tm is also discussed.