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本文工作主要分成两部分:第一部分是高密度聚乙烯(HDPE)/黏土(Clay)和尼龙6(PA6)/Clay纳米复合材料的研究;第二部分是Clay对PA6/HDPE和PA6/高密度聚乙烯接枝丙烯酸(PEAA)共混体系增容作用研究。1.HDPE/Clay和PA6/Clay纳米复合材料的研究用熔融共混的方法制备了HDPE/Clay和PEAA/Clay纳米复合材料。采用正电子湮没技术(PALS)测试了自由体积的尺寸及浓度,研究了自由体积性能与拉伸模量之间的关系。结果表明:Clay在PEAA中有较好的分散,与基体形成较多的界面层,使自由体积强度(I3)增加,且界面效应使复合材料的模量提高,而在HDPE体系中,发生团聚,模量下降。用熔融共混的方法制备了PA6/Clay纳米复合材料,采用XRD、SEM、TEM和DSC等实验手段对材料的结构和性能进行了表征。研究结果表明:Clay在PA6中有较好的剥离和分散。在低剪切速率下,Clay的加入降低了PA6的表观粘度,而当剪切速率大于3000s-1时,加有Clay的PA6表观粘度稍高于纯PA6,而且在Clay加1~4 phr之间时,Clay的量对体系的粘度影响比较小。Clay在PA6中较好的剥离和分散,并且和PA6有较好的相互作用,在一定程度上阻碍了其链段运动,PA6的结晶温度随Clay量的增加而降低。2.Clay对PA6/HDPE和PA6/PEAA共混体系增容作用的研究用熔融共混的方法制备了PA6/HDPE/Clay和PA6/PEAA/Clay纳米复合材料,研究了Clay对PA6/HDPE和PA6/PEAA体系相容性的影响。对PA6/HDPE体系,从四个角度来分析Clay的增容作用:(1)Clay含量的变化。研究表明随Clay量的增加,分散相HDPE尺寸明显减小。XRD和TEM结果表明大部分的Clay已经剥离,并比较均匀地分散在PA6相或PA6和HDPE的界面周围。随着Clay含量的增加,插层的Clay也增加,Clay在界面上聚集增加,HDPE相被拉长而变形,界面层厚度有一定增加,界面变模糊。(2)加工工艺的变化。转速对相形态的影响:对于PA6/HDPE共混物,40rpm时分散相HDPE直径变得最小,继续增加转速,HDPE相尺寸有变大的趋势,相不是很稳定,而在加入4 phr Clay后,当转速大于等于40 rpm后相基本稳定。时间对相形态的影响:对于PA6/HDPE共混物,随着共混时间的增加,HDPE相尺寸逐渐变小。当体系中加入1phr Clay后,相尺寸要小于不加Clay的体系,但随共混时间延长,HDPE相尺寸还是会逐渐变小。加入较多Clay后,随时间的变化,HDPE相尺寸进一步变小,而且最后相趋于稳定。(3)PA6/HDPE共混物组成的变化。结果表明不加Clay时,PA6为主相的体系中,HDPE相尺寸要大于相应的HDPE为主相的PA6的相,添加2 phr Clay后,分散相尺寸都变小,而且PA6为主相的体系,影响较大,最后使体系的分散相尺寸和两聚合物的组成变化影响不大。(4)PA6粘度的变化。结果表明在不加Clay的情况下,PA6粘度高点,HDPE相尺寸就小些,这就说明PA6的粘度对共混物的相形态的确有一定的影响,加入4 phr Clay后,高粘度PA6中HDPE相尺寸减小没有低粘度PA6体系明显,而且最后两个体系中HDPE相尺寸比较接近。当HDPE接枝AA后,与PA6和Clay有较好的相互作用,从而Clay在PA6/PEAA中有较好的分散,少量的Clay聚集在两相的界面。同PA6/HDPE体系类似的是,随Clay量地增加,HDPE相被拉长,进而体系形成双连续结构。由于Clay较好的剥离和分散,与PA6、PEAA有较好的相互作用,从而较大地提高了体系的拉伸模量,并且由于分散的层状Clay阻碍了链段的运动,从而降低了两相的结晶度和结晶温度,而无定型区的增加也一定程度上有利于两相的相容。不管是HDPE、PEAA为主相还是PA6为主相,Clay对体系的增容作用表现在与两相的相互作用上,相互作用是Clay能提高相容性的主要原因。用PALS、红外光谱分析了Clay和PA6、PEAA之间的相互作用,并用Lipatov理论分析了增容机理,说明Clay对HDPE/PA6共混体系的增容作用要优于PEAA/PA6共混体系。