尼龙纳米复合材料的研究进展

基金项目:河南省教育厅自然科学基金项目(200510459101);作者简介:李中原(1971-),男,博士研究生;3通讯联系人:E 2mail :zhucs @.尼龙Π碳纳米管复合材料研究进展李中原,刘文涛,许书珍,何素芹3,朱诚身3(郑州大学材料科学与工程学院　郑州　450052) 摘要:碳纳米管(C NTs )由于其独特的结构,较高的长径比,较大的比表面积,且具有超强的力学性能和良好的导热性,已经证明是塑料的非常优异的导电填料,聚合物基碳纳米管复合材料可望应用于材料领域的多个方面,尤其在汽车、飞机及其它飞行器的制造等军事和商业应用上带来革命性的突破。

本文介绍了碳纳米管的结构形态和碳纳米管的制备、纯化、修饰方法及聚合物基碳纳米管复合材料的制备、性能,并综述了近几年来尼龙Π碳纳米管复合材料的研究进展及应用前景。

关键词:碳纳米管;尼龙;复合材料引言聚酰胺具有优良的机械性能、耐磨性、耐酸碱性、自润滑性等优点,居于五大工程塑料之首,被广泛用作注射及挤出成型材料,主要用于在机械、仪器仪表、汽车、纺织等方面,并将在轴承、齿轮、风扇叶片、汽车部件、医疗器材、油管、油箱、电子电器制品的制造方面发挥重要作用,尤其是作为汽车零部件及电器元件。

由于酰胺极性基团存在极易吸水、尺寸稳定性差等缺点,使其应用受到了很大限制[1]。

纳米复合材料是近年来发展十分迅速的一种新兴复合材料,被认为是21世纪最有发展前途的材料,已成为材料学、物理学、化学、现代仪器学等多学科领域研究的热点。

热塑性塑料基纳米复合材料是研究最早、最多、应用最广的材料,聚合物Π蒙脱土纳米复合材料目前有的已实现了产业化[2]。

碳纳米管由于其独特的结构、奇异的性能和潜在的应用价值,在理论上是复合材料理想的增强材料。

近年来聚合物Π碳纳米管复合材料的研究已成为纳米科学研究中的一个新热点。

碳纳米管的发现可以追溯到1985年C 60[3]的发现,1991年日本学者Iijima [4]在对电弧放电后的石墨棒进行显微观察时发现阳极上形成了圆柱状沉积,沉积主要由柱状排列的平行的中空管状物形成,管状物的直径一般在几个到几十个纳米之间,而管壁厚度仅为几个纳米,故称之为碳纳米管C NTs (carbon nanotubes ),并在自然杂志上发表。

聚己内酰胺又称尼龙6（Nylon6），1938年由德国I.G.Farbon公司的P.Schlach发明，并于1943年由该公司首先实现工业化。

普通尼龙6且有良好的物理、机械性能，例如拉伸强度高，耐磨性优异，抗冲击韧性好，耐化学药品和耐油性突出，是五大工程塑料中应用最广的品种。

但由于其在低温和干燥状况下易脆化、抗冲击性能差，且吸水性差、尺寸稳定性差，限制了其更加广泛的应用。

为此，国内外的研究者对尼龙6进行了大量的改性研究和开发，研制出许多综合性能优越、可满足特殊要求的改性尼龙材料，使普通工程塑料向高性能的工程塑料和功能塑料发展。

尼龙是重要的工程塑料，对其进行改性可以得到性能多样的产品，拓宽其应用领域。

尼龙6的改性研究内容丰富，方法多样，增强改性是其中的重要内容。

由于尼龙本身的优点以及生产厂商不断开发新品种及新的加工方法以适应新的用途，通过共混、共聚、嵌段、接枝、互穿网络、填充、增强、复合，包括目前日益成为热点的纳米级复合材料技术，赋予了尼龙工程塑料的高性能，从而使尼龙工程塑料在当今激烈的市场竞争中仍能占据五大工程塑料之首。

尼龙6的增强改性主要是添加纤维状、片状或其它形状的填料，在保证其原有的耐化学性和良好的加工性的基础上，使其强度大幅度提高，尺寸稳定性和耐热性也得到明显改善。

改性后的尼龙6作为一种性能优良的工程塑料广泛应用于机械、电子、交通、建筑和包装等领域。

纤维增强典型的纤维增强有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维。

用高强度纤维与树脂配合后能提高机体的物理力学性能，其增强效果主要依赖于纤维材料与机体的牢固粘结使塑料所受负荷能转移到高强度纤维上，并将负荷由局部传递到较大范围甚至于整个物体。

玻璃纤维增强尼龙材料是较为常用的纤维增强改性方法。

表1列出了玻纤增强尼龙6复合材料和纯尼龙6材料的性能对比。

玻纤与基体之间的结合力起着控制聚合物复合材料力学性能的重要作用，并主要受玻纤表面处理的影响。

偶联剂是某些具有特定基团的化合物，它能通过化学或物理作用将两种性质相差很大的材料结合起来。

半芳尼龙增强碳纳米管复合材料的制备与性能研究概述：半芳尼龙增强碳纳米管复合材料是一种具有良好机械性能和导电性的材料。

本文将重点研究该复合材料的制备方法、性能评价以及应用领域。

通过对比实验和纳米技术的应用，我们探究了如何优化制备工艺以及提升材料性能，并从中发现了一些潜在的应用前景。

制备方法：半芳尼龙增强碳纳米管复合材料的制备主要分为三个步骤：预处理、混炼和成型。

首先，通过化学处理，将半芳尼龙纤维表面进行改性，增加其与碳纳米管的相互作用力。

然后，将经过改性的纤维与碳纳米管进行混炼，以实现碳纳米管的均匀分散和负载。

最后，利用热压或注塑成型等方法将复合材料成型为所需的形状。

性能评价：半芳尼龙增强碳纳米管复合材料具有几个重要的性能指标，包括力学性能、导电性能和热稳定性。

力学性能是衡量复合材料强度和刚度的重要指标，通过拉伸、弯曲和冲击实验等测试方法进行评价。

导电性能可以通过电阻测试来评估，较低的电阻值表明复合材料具有较好的导电性能。

热稳定性是指材料在高温环境下的性能表现，可以通过热重分析和差示扫描量热法等方法进行评估。

性能优化：为了提高半芳尼龙增强碳纳米管复合材料的性能，有几种方法可以尝试。

首先，可以通过化学改性方法增加半芳尼龙纤维的表面活性，改善其与碳纳米管的相互作用力。

其次，可以通过调整碳纳米管的含量和分散度来优化复合材料的力学性能和导电性能。

此外，纳米技术还可以应用于材料的制备过程中，通过调控材料的微观结构来改善性能。

应用前景：半芳尼龙增强碳纳米管复合材料具有广阔的应用前景。

其优异的力学性能和导电性能使其在航空航天、汽车制造、电子器件等领域具有很大的发展潜力。

例如，在航空航天领域，该复合材料可以用于制造轻质结构部件和导电材料；在汽车制造领域，可用于制造车身结构和电气连接部件等。

此外，该复合材料还可以应用于电子器件和传感器等领域，以实现更好的导电性能和机械强度。

结论：通过对半芳尼龙增强碳纳米管复合材料的制备和性能研究，我们发现该材料具有良好的综合性能和广阔的应用前景。

尼龙纳米复合材料的环境性能研究摘要尼龙纳米复合材料是由MC尼龙添加纳米填料的方式制备而成。

MC尼龙作为工程应用很广泛的塑料，与传统的尼龙6相比，它具有合成工艺简单、机械性能优异等优点。

它因具有重量轻、强度高、耐磨等多种独特性能而被广泛应用于机械、石油化工及国防工业等领域，但是MC尼龙在摩擦性能方面仍然存在一些不足。

本论文即是对MC尼龙的改性研究，以改善其摩擦学性能。

在实验过程中通过加入石蜡/膨胀石墨相变复合材料，制备尼龙纳米复合材料。

通过磨损试验机测试其在不同线速度、不同材质环的摩擦学性能。

结果表明，加入相变复合材料能明显改善MC尼龙的摩擦学性能，磨损程度提高了50%，摩擦因数提高了75%。

在环的线速度方面，对于合金钢环,当环的线速度减小一倍，其耐磨性就增加一倍。

钢丝环，当环的线速度减小一倍，其耐磨性就增加55%左右。

对于油润滑环而言，当环的线速度改变，材料耐磨性能的变化方面表现不明显，相比同线速度的钢丝环摩擦，油润滑表现出的耐磨性能有很大的提高。

关键词：尼龙纳米复合材料,MC尼龙，耐磨性，膨胀石墨，相变复合材料STUDY ON THE ENVIRONMENTPERFORMANCE OF NYLON NANOMETERCOMPOSITESABSTRACTNylon nanometer composite material is prepared by the way of adding nanometer fillers by MC nylon. MC nylon is widely used as a plastic engineering, compared with the traditional nylon 6. It has the advantages of simple synthesis process, excellent mechanical properties, etc. It because of its light weight, high strength, wear and many other unique properties and is widely used in machinery, petroleum chemical industry and defense industry and other fields, but MC nylon in wear-resisting properties still exist some problems. This thesis is to study the modification of MC nylon in order to improve its wear-resisting properties. In the process of the experiment, the nylon nanometer composites were prepared by the addition of paraffin / expanded graphite phase change composites. The wear-resisting properties of different material rings were tested by wear testing machine, and the hardness of the material was tested with the hardness tester. The results show that adding composite phase change materials can significantly improve the wear-resisting properties of MC nylon, increased wear of 50% friction coefficient increases 75%. In terms of the linear velocity of the ring, for alloy steel ring, when the loop line velocity decreases a times, its wear resistance increases one times. Wire ring, when the ring speed of the wire is reduced, the wear resistance will increase by about 55%. For oily slip ring, ring line speed changes, changes in the resistance of the materials is not obvious and its wear resistance in relatively good state.KEY WORDS: Nylon nanometer composite material ，MC nylon,wear-resisting property, expanded graphite, phase change material目录第一章前言 (1)§1.1尼龙纳米复合材料的介绍 (1)§1.1.1MC尼龙的概念 (1)§1.1.2MC尼龙的特点 (1)§1.1.3MC尼龙的聚合机理及聚合过程中的影响因素 (3)§1.1.4MC尼龙纳米材料对摩擦接触表面的介绍 (5)§1.2尼龙纳米复合材料的研究背景、现状及研究意义 (6)§1.3摩擦学 (7)§1.3.1摩擦学概况 (7)§1.3.2摩擦学基本特征 (7)§1.3.3摩擦磨损的影响因素 (8)第二章实验部分 (8)§2.1实验材料、试剂及实验仪器 (8)§2.1.1实验材料与试剂 (8)§2.1.2主要实验设备 (9)§2.3 MC尼龙纳米复合材料的制备 (10)§2.4性能测试 (11)第三章结果与讨论 (13)§尼龙纳米复合材料摩擦性能的分析 (13)第四章 (24)§结论 (24)参考文献 (25)致谢 (28)第一章前言§1.1尼龙纳米复合材料的介绍§1.1.1MC尼龙的概念MC 尼龙也称铸型尼龙或单体浇铸尼龙，其作为一种应用市场范围很宽广的工程塑料，其分子结构上属于尼龙6，故其性能和特点上也和尼龙6基本类似，不同的是它在较低的温度下快速聚合成型，在分子量和结晶度方面表现较高，因此其在工程应用上的一些性能比尼龙6要好[1]。

MC尼龙纳米复合材料的制备和性能研究的开题报告一、选题背景随着科技的不断发展，材料科学的研究也越来越深入。

纳米材料因其独特的物理、化学、力学等性质，被广泛应用于各个领域。

而MC尼龙材料是一种具有良好机械性能和耐热性能的高分子材料，但其在一些特殊环境下的性能表现并不理想。

因此，将MC尼龙材料与纳米材料进行复合，可以进一步提高材料的性能，扩展其应用范围。

二、研究目的本研究旨在制备MC尼龙纳米复合材料，并对其性能进行研究。

具体目的如下：1.通过纳米材料的加入，提高MC尼龙材料的力学性能和耐热性能。

2.研究不同纳米材料对MC尼龙材料性能的影响，寻找最优复合材料配方。

3.探究纳米材料与MC尼龙材料之间的相互作用机理。

三、研究内容1.制备MC尼龙纳米复合材料。

选择适当的纳米材料，通过溶液共混或熔融共混等方法，将其与MC尼龙材料进行复合。

2.对复合材料进行表征。

使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等技术，对复合材料的形貌和结构进行分析。

3.测试复合材料的力学性能和耐热性能。

使用万能试验机、热重分析仪等设备，对复合材料的拉伸强度、弹性模量、热失重等性能进行测试。

4.探究纳米材料与MC尼龙材料之间的相互作用机理。

通过分析复合材料的形貌和结构，探究纳米材料与MC尼龙材料之间的相互作用机理。

四、研究意义1.为MC尼龙材料的应用提供新的途径。

通过纳米复合材料的制备，可以提高MC尼龙材料的性能，扩展其应用范围。

2.为纳米复合材料的研究提供新的思路。

本研究将MC尼龙材料与纳米材料进行复合，可以为其他高分子材料与纳米材料的复合提供新的思路。

3.为MC尼龙纳米复合材料的应用提供基础研究。

本研究可以为MC尼龙纳米复合材料的应用提供基础研究，为其在航空、汽车、电子等领域的应用提供技术支持。

五、研究方案1.材料准备。

准备MC尼龙材料和不同的纳米材料。

2.制备MC尼龙纳米复合材料。

通过溶液共混或熔融共混等方法，将纳米材料与MC 尼龙材料进行复合。

蒙脱石/尼龙6纳米复合材料制备及性能研究余丽秀王秋霞田国锋张健斌吴彬摘要蒙脱石/尼龙6纳米复合材料是性能优异、用途广泛的矿物-聚合物复合材料，本文简要介绍了熔体挤出法蒙脱石/尼龙6纳米复合材料制备、性能、影响因素及应用前景。

关键词蒙脱石尼龙6 熔体挤出纳米复合材料制备性能1 前言纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料，由于其纳米分散相比表面积大并同基体有强的结合或偶联作用，因此，在力学、热学、电磁学、光学和气体阻隔性能等方面较常规无机填料／聚合物复合材料有明显的提高，并且具有一些特殊的性能，是近十年来迅速发展的新型功能材料，是当今材料学科的研究热点，其制备技术涉及非金属矿物加工、高分子材料形成的交叉学科领域，其用途广泛[1]。

蒙脱石/尼龙6纳米复合材料用蒙脱石结构是以二个硅氧四面体夹一个铝氧八面体构成单位晶胞，并在二维方向上连接成片、在Z轴方向以一定厚度堆积而成的层状矿物，主要存在于膨润土、累托石等层状或混层状硅酸盐粘土矿物中，能直接或提纯后使用。

由于蒙脱石四面体中的硅被铝、八面体中的铝被镁同晶置换，使片层表面具有过剩的负电荷，并通过层间吸附Na+、K+、Ca2+、Mg2+等阳离子达到晶胞电荷平衡。

因而从晶层微观结构看，形成了平衡的双电层结构。

由于层面的负电性，层间阳离子很容易被其它无机或有机阳离子置换。

可用做阳离子交换的有机物种类很多，但不同结构、性能的有机阳离子应用对复合材料基体有不同的要求，其矿物改性和复合材料制备工艺均有较大差别，使得有机化改性蒙脱石成为品种众多、变化复杂、应用面广的矿物功能性材料。

用于复合材料制备的改性蒙脱石由于其层间距增大，在同聚合物单体、聚合物溶液或聚合物熔体混合时，很容易剥离成纳米尺度的基本单元，并均匀分散于聚合物基体中。

蒙脱石/尼龙6纳米复合材料是改性蒙脱石用于聚合物纳米复合材料系列效果显著的品种之一，其制备工艺分为熔体挤出法、熔体聚合法（又分两步法、一步法），其中熔体挤出法纳米复合材料具有性能适中、价格低廉、使用量大和便于推广等特点，为功能矿物材料首选大量、经济的用于矿物/聚合物纳米复合材料制备提供了可能[2]。

论文我国尼龙纳米复合材料的研究进展201201尼龙纳米复合材料的研究进展李凡李联峰（平顶山神马工程塑料有限责任公司，平项山，467000）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/碳纳米管等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，性能尼龙即聚酰胺纤维，简称PA，韧性角状的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，产量在世界五大工程塑料中居首位。

PA种类很多，主要有PA6、PA66、PA11、PA12和PA1010，另外还有新品种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，如自润滑性能好、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也存在不足处，其酰胺极性基团导致吸水率大，耐低温和干态冲击强度低，不耐强酸强碱，抗蠕变性能差、尺寸稳定性差和易燃烧等缺陷，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，需要对其进行改性处理。

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 尼龙纳米复合技术1.1 尼龙纳米复合技术概述尼龙纳米复合材料是第一类工业化的聚合物纳米复合材料，被美国材料学会誉为“21世纪最有发展前途的新兴材料”，具有高强度、耐热性、高阻隔性和加工性能好等优点，广泛受到科学界和工业界的高度关注，成为化学、材料学、物理学和现代仪器学等多学科领域研究的热点[4]。

纳米复合材料是指分散相尺度在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100 nm量级)的一类复合材料，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[5-6]。

第35卷第1期2007年1月化　工　新　型　材　料N EW CH EM ICA L M A T ERIA LS V ol .35N o .15基金项目:国家自然科学基金和福建省自然科学基金(E0210022)作者简介:徐旭波(1983-),男,在读硕士研究生,研究方向为聚合物基复合材料。

综述与专论原位聚合法制备尼龙6复合材料的研究进展徐旭波　林金清*(华侨大学材料科学与工程学院,泉州362021)摘　要　综述了近年来国内外尼龙6原位复合材料的研究进展。

基于改性剂的不同,将其分为无机纳米粒子/尼龙6原位复合材料、有机高分子聚合物/尼龙6原位复合材料和碳纳米管/尼龙6原位复合材料。

重点介绍了这三类复合材料的力学性能和耐热性能。

关键词　尼龙6,原位聚合,原位复合材料Research progress of nylon 6in -situ compositeXu Xubo Lin Jinqing(College o f Materials Science and Engineering ,H uaqiao University ,Quanzho u 362021)A bstract T his paper summarizes the re search prog ress of ny lo n 6in-situ compo site civ illy and abroad in rece nt year s.A cco rding to the differ ent modifier ,I t is classified as fo llo w s :ino rg anic nanoparticle /nylon 6in -situ com po site ,or -g anic poly mer /ny lo n 6in -situ com po site and carbon nanotube /ny lo n 6in -situ compo site.T he mechanical pro per ty and heat -resistant proper ty of the three kinds o f in -situ co mpo site is mainly intro duced.Key words ny lo n 6,in -situ polymerization ,in -situ co mpo site 尼龙6(PA 6)作为工程塑料的主要品种之一,被广泛应用于汽车、电子电器、机械、航空工业等领域。

尼龙纳米复合材料的研究进展李凡;李联峰;杨晓东【期刊名称】《工程塑料应用》【年(卷),期】2012(40)6【摘要】综述了近年来在尼龙纳米复合材料的制备方法、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/碳纳米管等尼龙纳米复合材料的结构和性能;指出今后尼龙纳米复合材料的应用前景和方向.%The research progress which were gained from the preparation method, structure and properties etc. of nylon nanocomposites in recent years were reviewed. The structure and properties of nylon / inorganic and nylon / carbon nanotube composites etc. were introduced, the application prospect and direction of nylon nanocomposites in the future were pointed out.【总页数】3页(P96-98)【作者】李凡;李联峰;杨晓东【作者单位】平顶山神马工程塑料有限责任公司,平项山467000;平顶山神马工程塑料有限责任公司,平项山467000;上海弗列加滤清器有限公司,上海201208【正文语种】中文【中图分类】TQ323.6【相关文献】1.复合材料——尼龙纳米复合材料研究进展 [J], 卢会敏;李小红;徐翔民;张治军2.尼龙纳米复合材料的选区激光烧结成型技术研究进展 [J], 郑海忠;张坚3.尼龙1010三元纳米复合材料的结构与性能研究进展 [J], 尹绚4.尼龙1010/无机纳米复合材料的研究进展 [J], 崔强;胡国胜;杨云峰5.尼龙66/石墨烯纳米复合材料的研究进展 [J], 王学军;陈茜茹;齐辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。