论文我国尼龙纳米复合材料的研究进展201201.doc

尼龙纳米复合材料的研究进展 李联峰（） 摘 要 本文综述了近年来尼龙纳米复合材料的的制备方法、结构和性能等研究方面所取得的进展情况重点说明了尼龙/无机物、尼龙/碳纳米管尼龙纳米复合材料的结构和性能；最后指出了今后尼龙纳米复合材料的应用前景和方向。 关键词 尼龙纳米复合材料制备性能 尼龙聚酰胺纤维，简称PA，韧性角状乳白色或半透明结晶性树脂，是一种综合性能优良的工程塑料，产量在五大工程塑料中居首位。PA种类很多，主要有PA6、PA66、PA11、PA12和PA1010，另有新品种PA6I、PA9T和特殊PAMXD6等[1]。PA具有良好的机械物理性能及优越的性价比，自润滑性能好、强度高、耐磨、耐溶剂等，广泛应用于纺织、造船、汽车制造、航空航天、医疗器械和精密仪器仪表等领域[2]。但PA也存不足，其酰胺极性基团吸水率大耐低温和干态冲击强度低，耐强酸强碱抗蠕变性能差、尺寸稳定性差易燃烧等缺陷，对其应用起到了很大限制作用[3]。 为了不断提高性能，扩大PA应用领域，需要对进行改性处理。近年来PA的改性领域研究主要是向高冲击、高刚性、高耐磨性、低吸水性、和优化加工性能等高性能、高品质方向发展。其中利用纳米技术进行改性研究又是最主要的发展方向之一。 1 纳米复合技术 1纳米复合技术概述 纳米复合材料第一工业化的聚合物纳米复合材料21世纪最有发展前途的新兴材料，具有高强度耐热性高阻隔性和加工性等优受到科学界和工业界的高度关注成为化学、材料学、物理学现代仪器学等多学科领域研究的热点[]。纳米复合材料是分散相尺度至少有一维量级的复合材料具有优良的特殊效应，其比表面积大，与聚合物间的作用点多，并具有宏观量子隧道效应，改性效果好[]。但纳米颗粒的高比表面积强界面作用易使其凝聚而难以在聚合物中保存和稳定分散，因此需采用分散剂使其优异性能在聚合物中发挥出来，获得性能良好的复合材料 []。 通常，通过纳米填充物生产纳米复合材料的方式[8]。共混法是将不种形态的纳米粒子通过各种有效方式与聚合物基体混合制备成纳米复合材料，又可分为溶液(或乳液)共混、熔融共混和机械共混等方法。共混法较为简单，缺点是很难实现纳米粒子以原生态形式均匀分散在聚合物基体中。溶胶-凝胶法是将化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理成为氧化物或其它固体化合物的方法。但因溶剂挥发使材料收缩而脆裂诸如甲苯、氯仿、乙腈溶剂对环境有害。工艺简单原料来源丰富是为传统的加工工艺。法制备的纳米复合材料填充体系膨胀系数小热稳定性和尺寸稳定性好[]。但无机纳米粒子的表面极性与聚合物的界面粘结性差，难以在聚合物基体中均匀分散，影响了复合材料的综合力学性能加工性能[]。 原位聚合法又称是下将纳米粒均匀分散在聚合物基体上形成。原位聚合法克服了的缺点，基体经一次聚合成型，避免降解，从而保证各种性能的稳定。目前，原位聚合制备PA纳米复合材料受到国内外学者的广泛关注[]。但有关原位聚合制备尼龙纳米复合材料的报道还相对很少。 PA/无机物纳米复合材料 无机颗粒填料价廉且来源，能提高材料的刚性、硬度、热和稳定性等蒙脱土氢氧化镁PA/蒙脱土纳米复合材料 蒙脱土(MMT)作为一种无机纳米填料，少量填充能大幅度提高复合材料的综合性能[]。[15]采用原位聚合法制备了聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料。马宁[16]采用熔融共混66/Na-蒙脱土(OMMT)复合材料显示OMMT对PA66/OMMT复合材料非等温结晶行为导电性有重要影响。吴刘锁等[]利用原位聚合法制备了66/有机蒙脱土纳米复合材料，TEM)观察结果表明蒙脱土以纳米尺度均匀分散在66基体中蒙脱土成炭率，改善复合材料的热稳定性力学性能和阻燃性能。 PA/氢氧化镁纳米复合材料 刘生鹏等[]将硅烷偶联剂硅烷(KH-550)接枝到纳米氢氧化镁(NMH)表面，得到改性NMH(MNMH)，通过原位聚合法制备了PA6/MNMH纳米复合材料。采用SEM)、、热失重分析和力学性能测试对改性前后复合材料的结构性能进行表征与测试分析表明MNMH表面成功接上硅烷，起到界面相容剂作用明显改善熔体流动性和加工性能。MNMH填充量为1%、5%和10%时，PA6/MNMH纳米复合材料的冲击强度分别比PA6 /MNH纳米复合材料提高45%、50%和44%。 PA/二氧化硅纳米复合材料 蒋元博等[]用硅烷偶联剂A171和KH550对纳米SiO2进行分散处理备1010/SiO2纳米复合材料结果表明纳米SiO2表面的改性处理降低1010基体的结晶度摩擦因数提高拉伸强度、硬度和耐磨性。[19-20]采用原位修饰技术对纳米SiO2进行表面改性处理，用熔融共混法制备出尼龙66/SiO2纳米复合材料，并用FTIR、X射线光电子能谱(XPS)及TEM对其界面进行分析。结果发现：经过表面改性的SiO2和PA66基