论文总字数：14340字

摘 要

本文研究了凹凸棒土的改性对尼龙66/凹凸棒土纳米复合材料力学性能的影响。对矿物粘土进行提纯、酸化，分别与3-氨丙基三乙氧基硅烷和Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷以生产纳米增强聚合物。通过FTIR表征改性凹凸棒土，分析表面改性效果。实验证据证实凹凸棒土表面成功接枝。尼龙66/凹凸棒土纳米复合材料在低凹凸棒土含量下与不同含量的凹凸棒土经挤出机熔融混合挤出，并通过注塑制成标准样条。对样条进行力学测试，分析凹土棒土含量及改性剂种类对PA66/凹凸棒土复合材料在力学性能上的影响。

关键词： PA66 凹凸棒土 复合材料 力学性能

Preparation and Mechanical Properties of PA66/Attapulgite Nanocomposites

Abstract

In this article, the effect of modification of attapulgite on the mechanical properties of nylon 66/attapulgite nanocomposites was studied. The mineral clay was purified and acidified with 3-aminopropyltriethoxysilane and Y-(methacryloxy) -propyltrimethoxysilane, respectively, to produce nanoreinforced polymers. The modified attapulgite clay was characterized by FTIR and the effect of surface modification was analyzed. Experimental evidence confirms successful grafting of attapulgite on the surface. Nylon 66/attapulgite nanocomposites were melt-blended with different contents of attapulgite by an extruder at a low attapulgite content and molded by injection molding. The mechanical tests of the spline were performed to analyze the effect of the content of the concave soil and the modifier on the mechanical properties of the PA66/attapulgite composite.

Key words：PA66；attapulgite；composites；mechanical properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 研究背景 2

1.3凹凸棒土简介 3

1.4 凹凸棒土的表面改性 4

1.4.1表面活性剂 4

1.4.2硅烷偶联剂 4

1.5 尼龙66/凹凸棒土复合材料的制备 5

1.6 本课题的研究意义 5

第二章 实验 6

2.1 实验原料 6

2.2 仪器设备 6

2.3 凹凸棒土表面处理 6

2.3.1实验准备 6

2.3.2凹凸棒土的提纯 7

2.3.3凹凸棒土的改性 7

2.4 尼龙66/凹凸棒土纳米复合材料的制备 7

2.4.1熔融共混挤出 7

2.4.2注塑成型 8

2.5 性能测试 9

2.5.1拉伸实验 9

2.5.2弯曲实验 9

2.5.3冲击实验 10

2.5.4熔体流动速率测试 10

2.5.5硬度测试 10

2.6扫描电镜分析(SEM) 11

第三章 结果与分析 12

3.1凹凸棒土的红外光谱分析 12

3.2未改性凹凸棒土含量对复合材料性能的影响 12

3.2硅烷偶联剂种类对复合材料性能的影响 15

3.4 硅烷偶联剂KH570改性凹凸棒土用量对复合材料性能的影响 17

3.5扫描电镜 19

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

第一章 绪论

1.1 引言

高分子材料从上世纪开始被人类重视，如今，高分子材料的发展越来越迅速，发展速度已经超过传统材料。与陶瓷材料相比，高分子材料韧性较高，不易被损坏；且高分子材料塑性好，可回收重复利用。与金属材料相比，高分子材料具有质量轻，电绝缘性好，延展性好透明性高等特点，所以一些金属制品逐渐被高分子材料所取代，比如汽车零件、门窗、管道等。随着各项产业的发展，对材料性能的需求越来越多元化，关于复合材料的研究也原来越多。

自上世纪80年代以来，聚合物纳米复合材料一直是先进研究和工业发展的热门话题，在建筑、地面运输、航空航天、电力、生物医学、过滤、催化、包装等各个领域都有应用。在聚合物中增加纳米填料，能够增加其主要性能，并带来一些新的有趣特性。尼龙是最重要的热塑性塑料之一，因为它们具有重要的材料特性，如高强度和刚度。最近十年来，全球尼龙的消费量以平均每年百分之七点五左右的速度增长。尼龙66纳米复合材料可应用于不同的领域，例如具有改进的机械性能、热性能、可燃性能的塑料制品，可用于电力、电子产品、抗菌活性、流体渗透或分离等的产品^[1]。

凹凸棒土由于具有比表面积大、刚度大、热稳定性好、高宽比大等优点，而且成本低、易得，而被广泛应用于聚合物纳米增强材料中。聚合物凹凸棒土纳米复合材料的力学性能、阻隔性能和热性能等都随着凹凸棒土含量的增加而增强，在许多文献中有关于这种效果的报道。

近几十年来，聚合物/凹凸棒土矿物纳米复合材料在工业界和学术界都引起了高度关注。与传统的微观和宏观复合材料不同，聚合物/凹凸棒土矿物纳米复合材料在材料性能方面可以表现出显著的改进，例如高模量，高强度。许多先前的研究表明，这些增强效果十分依赖于凹凸棒土在聚合物基体中的分散程度。

1.2 研究背景

尼龙66又名聚己二酰己二胺，是己二酸和己二胺缩聚而成的。尼龙结构式如图1-1：

图1-1.尼龙结构示意图

1935年，卡罗瑟斯在实验室中首次合成了尼龙66。1939年，尼龙66开始实现大规模生产，应用于工业领域。1945年，尼龙开始用于生产轮胎帘子布、降落伞等军用产品。目前，尼龙66的应用越来越广泛，已经扩展到电子器件和精密仪器等许多领域^[2]。

与其他尼龙材料相比，尼龙66具有较高的熔点，约为259~267 °C。尼龙66具有抗拉伸性能好、耐摩擦、电绝缘性好、耐气候性好、耐油等优点，所以常用作工程塑料。近年来尼龙66的应用领域不断扩展^[3]。而这就需要尼龙具有更高的性能，为提高其性能，尼龙66的改性研究也逐渐成为了热门话题。

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