本文關(guān)鍵詞：鑄型尼龍復(fù)合材料的制備及其性能研究

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【摘要】：鑄型尼龍因其優(yōu)異的性能而得到廣泛的應(yīng)用。但在韌性、耐摩性、自潤(rùn)滑性等方面又存在不足,本文主要研究鑄型尼龍的改性,一方面將改性氧化石墨烯作為一種納米添加劑加入到鑄型尼龍基體中,以改進(jìn)鑄型尼龍的力學(xué)性能以及耐熱性能;另一方面,以制備摩擦磨損性能優(yōu)良且力學(xué)強(qiáng)度能夠達(dá)到一定要求的含油MC尼龍為目的,進(jìn)行有關(guān)含油MC尼龍的制備研究。首先,本文通過改進(jìn)的Hummers法成功制備了氧化石墨烯(GO),并采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對(duì)其進(jìn)行改性,得到改性的氧化石墨烯(GO-g-CTAB)。FTIR及XRD測(cè)試結(jié)果表明,GO與CTAB通過離子鍵相互作用。在此基礎(chǔ)上,采用原位聚合法制備了MC尼龍/GO-g-CTAB復(fù)合材料。研究結(jié)果表明:NaOH的加入量越大,GO-g-CTAB在尼龍基體中的分散性越好;GO-g-CTAB的加入對(duì)復(fù)合材料的性能產(chǎn)生了較大的影響,當(dāng)GO-g-CTAB含量為0.2 wt%時(shí),復(fù)合材料缺口沖擊強(qiáng)度相對(duì)于純尼龍?zhí)岣吡?6%,同時(shí)拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別提高5%和1.4%,但復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率下降較為明顯。此外,復(fù)合材料的耐熱性也得到明顯的提高。其次,本文還通過靜電作用將GO與2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(GTMAC)結(jié)合,在GO的表面引入環(huán)氧基,再與馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)反應(yīng),制得HDPE接枝GO(GO-g-HDPE)。將GO-g-HDPE作為鑄型尼龍的填充劑,通過陰離子原位聚合的方法制備了鑄型尼龍/GO-g-HDPE復(fù)合材料。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,GO-g-HDPE作為MC尼龍的改性材料起到了增強(qiáng)增韌的雙重效果,HDPE-g-MAH含量為0.02 wt%時(shí),拉伸強(qiáng)度增加了14.7%,斷裂伸長(zhǎng)率增加了21.0%,沖擊強(qiáng)度增加了30.0%,壓縮強(qiáng)度增加了27.2%。同時(shí),MC尼龍吸水率降低,熱穩(wěn)定性增加。最后,制備了含油MC尼龍。SEM測(cè)試結(jié)果表明油滴能夠均勻分散在MC尼龍基體中。油的加入使MC尼龍的摩擦磨損性能在很大程度上得到了改善,當(dāng)油料含量為3 wt%時(shí),含油MC尼龍的摩擦系數(shù)為0.16,磨損量為2 mg,磨痕寬度達(dá)到最小為2.89 mm。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)油料含量為3 wt%時(shí),MC尼龍的拉伸強(qiáng)度為71.6 MPa以上,拉伸模量能夠達(dá)到2900 MPa以上,斷裂伸長(zhǎng)率為60.5%,彎曲強(qiáng)度以及模量分別為103 MPa、2716 MPa,同時(shí)壓縮模量在1520 MPa以上,力學(xué)性能能夠滿足實(shí)際應(yīng)用要求。
【關(guān)鍵詞】：MC尼龍 氧化石墨 CTAB HDPE 含油MC尼龍
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 鑄型尼龍簡(jiǎn)介10-11
• 1.1.1 MC尼龍的制備方法10
• 1.1.2 MC尼龍的特性10-11
• 1.2 MC尼龍的應(yīng)用11-13
• 1.2.1 在機(jī)械上的應(yīng)用12
• 1.2.2 在汽車工業(yè)方面的應(yīng)用12
• 1.2.3 在其他方面的應(yīng)用12-13
• 1.3 MC尼龍改性產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外研究概況13-16
• 1.3.1 物理改性MC尼龍13-14
• 1.3.2 化學(xué)改性MC尼龍14
• 1.3.3 無機(jī)納米材料改性MC尼龍14-16
• 1.4 氧化石墨烯概述16-19
• 1.4.1 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)與特征16-17
• 1.4.2 GO的表面修飾17-18
• 1.4.3 聚合物/GO納米復(fù)合材料的制備方法18
• 1.4.4 GO納米復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 本課題的主要研究意義以及研究?jī)?nèi)容19-22
• 1.5.1 本課題的研究意義19-20
• 1.5.2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分22-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所需原料及儀器設(shè)備22-24
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)所需原料22-23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法24-25
• 2.2.1 GO的制備24
• 2.2.2 CTAB改性GO的制備24-25
• 2.2.3 GTMAC改性GO的制備25
• 2.2.4 HDPE 改性 GO 的制備25
• 2.2.5 MC尼龍/改性GO復(fù)合材料的制備25
• 2.2.6 含油MC尼龍的制備25
• 2.3 表征方法25-30
• 2.3.1 元素分析25
• 2.3.2 傅里葉紅外光譜（FTIR）測(cè)試25-26
• 2.3.3 X射線衍射（XRD）分析26
• 2.3.4 掃描電鏡（SEM）26
• 2.3.5 差示掃描量熱分析（DSC）26
• 2.3.6 熱重分析（TGA)26-27
• 2.3.7 力學(xué)性能分析27-28
• 2.3.8 摩擦磨損性能28
• 2.3.9 吸水率測(cè)試28-30
• 第三章 MC尼龍/GO-g-CTAB復(fù)合材料的性能研究30-44
• 3.1 GO以及GO-g-CTAB的表征30-32
• 3.1.1 GO的元素分析30
• 3.1.2 GO以及GO-g-CTAB的FTIR表征30-31
• 3.1.3 GO以及GO-g-CTAB的XRD表征31-32
• 3.2 復(fù)合材料的SEM分析32-35
• 3.3 復(fù)合材料的DSC表征35-37
• 3.4 復(fù)合材料的XRD表征37
• 3.5 復(fù)合材料的TGA表征37-39
• 3.6 復(fù)合材料的力學(xué)性能39-42
• 3.6.1 沖擊性能39-40
• 3.6.2 彎曲性能40
• 3.6.3 拉伸性能40-42
• 3.7 復(fù)合材料的摩擦磨損性能42-43
• 本章小結(jié)43-44
• 第四章 MC尼龍/GO-g-HDPE復(fù)合材料的性能研究44-50
• 4.1 改性GO的表征44-46
• 4.1.1 改性GO的FTIR表征44-45
• 4.1.2 GO與改性GO的XRD分析45-46
• 4.1.3 GO與改性GO的TGA分析46
• 4.2 MC尼龍/GO-g-HDPE復(fù)合材料的力學(xué)性能表征46-47
• 4.3 MC尼龍及復(fù)合材料的熱重分析47-48
• 本章小結(jié)48-50
• 第五章 含油MC尼龍的制備50-58
• 5.1 油料的選擇50
• 5.2 油料含量對(duì)含油MC尼龍的力學(xué)性能的影響50-53
• 5.3 油料含量對(duì)含油MC尼龍摩擦磨損性能的影響53-55
• 5.4 含油MC尼龍的掃描電鏡表征55-56
• 5.5 含油MC尼龍的熱重分析56-57
• 本章小結(jié)57-58
• 第六章 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 主要研究成果66-68
• 致謝68-69

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