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本论文主要是研究尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的制备及其阻隔性能的研究,同时系统的研究尼龙6/蒙脱土纳米复合材料阻隔性能的机理。
蒙脱土是一种层状硅酸盐,具有亲水性,要使其与聚合物有很好的相互作用,必须进行有机化改性,在论文中选用十六烷基胺和十八烷基胺进行有机化改性,同时由实验得知,不同质子酸的酸度对蒙脱土的层间距亦有很大的影响。
改性后的蒙脱土与尼龙6通过熔融插层法在HAAKE共混机中制得尼龙6/蒙脱土纳米复合材料。通过对尼龙6/蒙脱土纳米复合材料进行XRD、AFM表征得知,蒙脱土在尼龙6基体中达到纳米分散。所得的纳米复合材料通过对极性(无水乙醇和非极性溶剂(甲苯)的渗漏性能判断其阻隔性。实验结果表明无论对极性还是非极性溶剂纳米复合材料的阻隔性能均优于纯尼龙6的阻隔性。此外,在纳米复合材料中,蒙脱土的含量对其阻隔性能有很大的影响,在蒙脱土的含量达到0.1%时,其阻隔性能达到最佳值。通过选取合适的原料配比和加工条件,与纯尼龙6相比,在50℃放置温度下,纳米复合材料对无水乙醇和甲苯的阻隔性分别提高了3和4倍。
聚合物的结晶性能对小分子在其基体中的吸收和扩散有很大的影响,在本实验中通过对样品进行XRD,DSC和POM分析得知,加入层状硅酸盐蒙脱土以后,尼龙6有新的晶型(γ晶型)出现,尼龙6的结晶度增加、球晶尺寸变小且均匀分布,同时与尼龙6的α晶型相比,γ晶型的晶面间的距离更小,所有这些均有利于改善尼龙6的阻隔性。
对样品进行DSC的非等温结晶分析表明,在纳米复合材料中蒙脱土的存在加速了尼龙6的结晶速率,缩短了结晶时间,通过计算得知蒙脱土有较强的亲核能力,其值为0.56;对纳米复合材料进行微观性能分析得知,蒙脱土在尼龙6基体中达到纳米分散后,尼龙6的结晶度虽然增加了,但材料的透光性反而增加;对样品进行力学分析表明,加入蒙脱土以后,尼龙6的拉伸强度增加。