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本论文通过对纳米—SiO2进行分散改性处理,用超声分散的方法使得纳米—SiO2均匀分散在己内酰胺熔体中,再加入6-氨基己酸,采用原位聚合法制备PA6/纳米.SiO2复合材料。采用动态光散射仪和TEM分别检测了纳米SiO2的超声分散效果;采用粘度计、TMA、TEM等仪器,研究了纳米—SiO2含量对PA6粘均分子量、端基含量、残留单体的影响;采用摩擦磨损试验机研究了上述因素对原位聚合PA6/纳米—SiO2复合材料抗磨损性能的影响;采用拉力试验机、TG、DSC等仪器,研究了原位聚合PA6/纳米—SiO2复合材料的力学性能、耐热性能和结晶性能。
结果表明,经过超声分散改性处理后的纳米—SiO2在CH3CN溶液中分散均匀,基本没有团聚现象,粒径大小已达到纳米级,并且粒径分布较窄。当控制己内酰胺与6-氨基己酸的质量比为4/1,反应温度为250℃,反应时间为5h时,可获得理想的原位聚合效果。原位聚合PA6/纳米—SiO2复合材料的特定磨损率均明显低于原料PA6,其中经分散处理的纳米—SiO2在复合材料,抗磨损性更好,尤其当纳米—SiO2质量含量为1%时抗磨损效果最为优异。母料法PA6/纳米—SiO2复合材料的抗磨损性也比原料PA6明显提高。PA6/纳米—SiO2复合材料具有理想的力学性能,其中,当加入经偶联剂分散处理时,复合材料的力学性能更加优异。热变形温度明显高于原料PA6,采用经分散处理的纳米—SiO2时,复合材料的热变形温度更高。加入纳米—SiO2可提高PA6的结晶度,并使结晶更容易。
总体而言,原位聚合法制备PA6/纳米—SiO2抗磨损复合材料不仅具有技术可行性,且抗磨损性能优越,其他性能理想,符合抗磨损复合材料的使用要求。其中,原位聚合母料法更是一种高效低成本的工艺方法。