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聚酰胺6(PA6)是一种加工性能良好、耐化学性能优的热塑性塑料,可以广泛应用于工程塑料和化纤等领域。但是PA6的弹性模量小,在使用中易变形,且导热耐热性能不好,限制其在机械、电子、建筑、纺织和包装工业等市场领域的应用。本文以微纳米碳材料填充改性尼龙6,研究了不同的微纳米碳材料对尼龙6复合材料的导热及其它功能、性能的影响,同时,也研究了纳米碳材料的组合填充和表面改性对尼龙6织物表面涂层性能的影响。(1)以尼龙6(PA6)为基体,膨胀石墨(EG)和碳纤维(CF)作为导热填料,采用熔融共混法制备了 EG/PA6、CF/PA6和CF/EG/PA6这三种导热复合材料。主要研究当导热填料的填充量固定为40wt%时,CF与EG不同的填充比例对CF与EG两者之间的接触方式以及CF-EG/PA6三元复合材料的导热性和力学性能的影响。结果表明,与单一 CF填充相比,EG的加入有利于复合材料热导率的增加;CF/EG质量比为25/15时的三元复合材料,热导率可以达到2.554 W/(m·K),是纯PA6的8倍,复合材料的拉伸强度提高125.34%,弯曲强度提高119.8%,同时复合材料具有优异的耐热性,热变形温度高于200℃。SEM结果表明,纤维状CF与EG片层在适当的填充比例下可以形成“面接触”的三维网络结构,这种接触方式构成的三维网络结构不仅可以显著增大复合材料的热导率,同时还可明显提高复合材料的力学性能与耐热性能。为研制填充型导热高分子材料提供了一条新思路。(2)利用碳酸钙负载过的石墨烯纳米片与尼龙6共混得石墨烯纳米片/尼龙6母粒,通过熔融纺丝制得石墨烯纳米片含量不同的改性尼龙6纤维。通过SEM、光学显微镜、DSC、纤维强力拉伸仪等对石墨烯改性尼龙6纤维的微观宏观形态、拉伸性能及结晶行为等进行了研究。结果表明:添加了 0.1 wt%GNPs和0.25wt%GNPs的尼龙6纤维表面都光滑平整,0.1 wt%GNPs/PA6和0.25 wt%GNPs/PA6纤维的可纺性好;与纯尼龙6纤维相比,改性尼龙6纤维的结晶温度和结晶度都有所提高;改性尼龙6纤维的断裂伸长率明显提高,拉伸强度稍有下降;并且,GNPs的加入赋予了尼龙6纤维防紫外及抑菌功能,在长波段的紫外透过率降低了约40%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率可达99.5%,对肺炎克雷伯菌的抑菌率可达86.3%。(3)使用可自交联的表面改性剂TSiPD对填料进行表面改性,提高石墨烯纳米片和碳纳米管在涂层树脂基体中的分散性与界面相容性。以表面改性的石墨烯纳米片和碳纳米管水性分散液为添加剂,制备有机硅改性丙烯酸纳米复合导热防腐涂层材料。纳米压痕技术测得的界面杨氏模量波动曲线图结果表明,表面改性后的填料能在基体中均匀分散,树脂能包裹填料。涂层的热导率、附着力、防腐性能以及微观结构的测试结果表明,复合涂层的热导率不仅与两种不同维数的导热材料形成的三维网络结构有关,还与填料和涂层基体形成的界面热阻的大小密切相关。填料经表面改性后,9.9 wt%tGNPs+0.1 wt%tCNTs复合涂层的填料垂直方向热导率达到2.9725 W/(m·K),同时涂层附着力等级为0级,并且涂层的防腐性能得到改善。