耐热导热尼龙6复合材料的制备与表征
发布时间：2021-10-20 02:11
耐热导热高分子复合材料的开发有利于解决当前电子电器和汽车工业一些场合下,工程塑料由于摩擦过热导致材料形变以及热分解的问题。基于很多文献报道的复合材料的耐热性能或热导率不能满足在各种连接器、轴承保持架等场合的使用要求。为拓展耐热导热复合材料的应用领域,本文主要以PA6为基体,改性SiO2为导热填料,采用熔融挤出的方法制备耐热导热性能俱佳的尼龙复合材料。主要研究内容如下:1)分别用硅烷偶联剂KH331、KH560、KH550对导热填料SiO2进行表面改性,PA6与改性SiO2共混后利用双螺杆挤出机制备尼龙复合材料。再将PA1012、PA1212作为增韧剂加入复合材料体系制备尼龙复合材料。研究了SiO2添加量、硅烷偶联剂种类和用量、长链尼龙的用量对复合材料性能的影响。结果表明:复合材料的热变形温度和导热系数随着SiO2添加量的增加而提高,韧性和加工性能变差。硅烷偶联剂用量为导热填料SiO2的1wt%时,复合材料的综合性能最优。使用KH550改性SiO2...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料拉伸强度影响
第三章结果与讨论15SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料拉伸强度的影响如图3.1所示。由图可知：PA6纯料的拉伸强度为68.09MPa，PA6/SiO2复合材料中SiO2添加量为10wt%时拉伸强度为70.20MPa，比PA6纯料的拉伸强度提高了3.10%。SiO2添加量分别为30wt%、50wt%、70wt%时，PA6/SiO2复合材料的拉伸强度分别为64.17MPa、63.24MPa、60.73MPa，分别比PA6纯料的拉伸强度降低了5.76%、7.12%、10.81%。SiO2添加量较低时对PA6/SiO2复合材料拉伸强度起到了补强的作用，SiO2添加量较多时会降低PA6/SiO2复合材料的拉伸强度。这是由于导热填料具有比较高的表面能，在基体中不能够均匀分散，会在基体中发生团聚现象，团聚会导致应力集中，因此在受到外力作用时将导致PA6/SiO2复合材料的拉伸强度降低[40]。（2）弯曲强度图3.2SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料弯曲强度影响Fig.3.2TheeffectofSiO2amountontheflexuralstrengthofcompositesSiO2添加量对PA6/SiO2复合材料弯曲强度的影响如图3.2所示。由图可知：PA6纯料的弯曲强度为76.44MPa，对于不同SiO2添加量的PA6/SiO2复合材料，弯曲强度随着SiO2添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势。在SiO2添加量为50wt%时达到最大值101.25MPa，比PA6纯料的弯曲强度增加了32.46%。导热填料的颗粒为刚性粒子，而PA6基体为韧性材料，随着SiO2添加量增大，复合材料中刚性粒子增多，复合材料的刚性增强。当复合材料受到弯曲应力作用时，刚性粒子起到主要作用，因此复合材料的弯曲强度增大；而当填料的添加量增加到一定值时，复合材料变得很脆，在外力作用下未达到最大值而直接发生脆性断裂导致弯曲强度有所下降。
合肥工业大学硕士学位论文16（3）冲击强度图3.3SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料冲击强度影响Fig.3.3TheeffectofSiO2amountontheimpactstrengthofcompositesSiO2添加量对PA6/SiO2复合材料缺口冲击强度的影响如图3.3所示。由图可知：PA6纯料的缺口冲击强度为6.46kJ/m2，对于不同SiO2的添加量的PA6/SiO2复合材料，缺口冲击强度随着SiO2的添加量增加呈现出逐渐降低的趋势。其中10wt%、30wt%、50wt%、70wt%的SiO2添加量时的缺口冲击强度分别为5.93kJ/m2、4.62kJ/m2、3.48kJ/m2、2.64kJ/m2，比PA6纯料的缺口冲击强度分别降低了8.2%、28.5%、46.1%、59.1%。这可能是由于硅微粉颗粒为刚性粒子，在SiO2添加量逐渐增加的过程中导致材料变脆，就会导致复合材料在缺口冲击实验中更容易发生脆性断裂，从而使得复合材料的冲击强度降低。3.1.1.3热变形温度图3.4SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料热变形温度的影响Fig.3.4TheeffectofSiO2amountontheheatdeflectiontemperatureofcomposites
【参考文献】：
期刊论文
[1]尼龙6的改性研究进展[J]. 王钰. 纺织科学研究. 2020(01)
[2]聚合物基导热复合材料的制备与性能研究进展[J]. 周聪,胡芹,江学良,游峰. 胶体与聚合物. 2019(04)
[3]三种硅烷偶联剂改性磷石膏在HDPE中的应用[J]. 李航,刘心韵,付海,龚维,陈卓,尹晓刚. 塑料工业. 2019(06)
[4]Al/Al2O3填充PA6复合材料性能研究[J]. 王亚东,张保丰,周雪松,牛振华,纪翔. 塑料科技. 2019(08)
[5]尼龙11的增强增韧改性研究[J]. 陈奇海,方良超,霍绍新,姚芮,俞建. 现代塑料加工应用. 2019(01)
[6]导热高分子材料的研究与应用[J]. 许佳敏. 化工设计通讯. 2019(02)
[7]三氧化二铝和硅烷偶联剂对导热高温硫化硅橡胶性能的影响[J]. 陈波,罗晓锋,黄强,黄伟. 橡胶工业. 2019(01)
[8]纳米有机蒙脱土对尼龙6/N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐的结构及耐热性能影响[J]. 何敏,龚吉勇,李莉萍,赵婉,张道海,于杰,张景中. 高分子材料科学与工程. 2018(03)
[9]石墨烯协同Al2O3导热PA6的制备及性能研究[J]. 吴惠民. 橡塑技术与装备. 2017(24)
[10]长碳链尼龙发展及应用[J]. 王汉,陈广建,张长琦,冯新星. 科技资讯. 2017(34)
硕士论文
[1]SiC填充PA6导热复合材料的制备和研究[D]. 步真松.郑州大学 2013
本文编号：3446044
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【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料拉伸强度影响
第三章结果与讨论15SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料拉伸强度的影响如图3.1所示。由图可知：PA6纯料的拉伸强度为68.09MPa，PA6/SiO2复合材料中SiO2添加量为10wt%时拉伸强度为70.20MPa，比PA6纯料的拉伸强度提高了3.10%。SiO2添加量分别为30wt%、50wt%、70wt%时，PA6/SiO2复合材料的拉伸强度分别为64.17MPa、63.24MPa、60.73MPa，分别比PA6纯料的拉伸强度降低了5.76%、7.12%、10.81%。SiO2添加量较低时对PA6/SiO2复合材料拉伸强度起到了补强的作用，SiO2添加量较多时会降低PA6/SiO2复合材料的拉伸强度。这是由于导热填料具有比较高的表面能，在基体中不能够均匀分散，会在基体中发生团聚现象，团聚会导致应力集中，因此在受到外力作用时将导致PA6/SiO2复合材料的拉伸强度降低[40]。（2）弯曲强度图3.2SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料弯曲强度影响Fig.3.2TheeffectofSiO2amountontheflexuralstrengthofcompositesSiO2添加量对PA6/SiO2复合材料弯曲强度的影响如图3.2所示。由图可知：PA6纯料的弯曲强度为76.44MPa，对于不同SiO2添加量的PA6/SiO2复合材料，弯曲强度随着SiO2添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势。在SiO2添加量为50wt%时达到最大值101.25MPa，比PA6纯料的弯曲强度增加了32.46%。导热填料的颗粒为刚性粒子，而PA6基体为韧性材料，随着SiO2添加量增大，复合材料中刚性粒子增多，复合材料的刚性增强。当复合材料受到弯曲应力作用时，刚性粒子起到主要作用，因此复合材料的弯曲强度增大；而当填料的添加量增加到一定值时，复合材料变得很脆，在外力作用下未达到最大值而直接发生脆性断裂导致弯曲强度有所下降。
合肥工业大学硕士学位论文16（3）冲击强度图3.3SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料冲击强度影响Fig.3.3TheeffectofSiO2amountontheimpactstrengthofcompositesSiO2添加量对PA6/SiO2复合材料缺口冲击强度的影响如图3.3所示。由图可知：PA6纯料的缺口冲击强度为6.46kJ/m2，对于不同SiO2的添加量的PA6/SiO2复合材料，缺口冲击强度随着SiO2的添加量增加呈现出逐渐降低的趋势。其中10wt%、30wt%、50wt%、70wt%的SiO2添加量时的缺口冲击强度分别为5.93kJ/m2、4.62kJ/m2、3.48kJ/m2、2.64kJ/m2，比PA6纯料的缺口冲击强度分别降低了8.2%、28.5%、46.1%、59.1%。这可能是由于硅微粉颗粒为刚性粒子，在SiO2添加量逐渐增加的过程中导致材料变脆，就会导致复合材料在缺口冲击实验中更容易发生脆性断裂，从而使得复合材料的冲击强度降低。3.1.1.3热变形温度图3.4SiO2添加量对PA6/SiO2复合材料热变形温度的影响Fig.3.4TheeffectofSiO2amountontheheatdeflectiontemperatureofcomposites
【参考文献】：
期刊论文
[1]尼龙6的改性研究进展[J]. 王钰. 纺织科学研究. 2020(01)
[2]聚合物基导热复合材料的制备与性能研究进展[J]. 周聪,胡芹,江学良,游峰. 胶体与聚合物. 2019(04)
[3]三种硅烷偶联剂改性磷石膏在HDPE中的应用[J]. 李航,刘心韵,付海,龚维,陈卓,尹晓刚. 塑料工业. 2019(06)
[4]Al/Al2O3填充PA6复合材料性能研究[J]. 王亚东,张保丰,周雪松,牛振华,纪翔. 塑料科技. 2019(08)
[5]尼龙11的增强增韧改性研究[J]. 陈奇海,方良超,霍绍新,姚芮,俞建. 现代塑料加工应用. 2019(01)
[6]导热高分子材料的研究与应用[J]. 许佳敏. 化工设计通讯. 2019(02)
[7]三氧化二铝和硅烷偶联剂对导热高温硫化硅橡胶性能的影响[J]. 陈波,罗晓锋,黄强,黄伟. 橡胶工业. 2019(01)
[8]纳米有机蒙脱土对尼龙6/N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐的结构及耐热性能影响[J]. 何敏,龚吉勇,李莉萍,赵婉,张道海,于杰,张景中. 高分子材料科学与工程. 2018(03)
[9]石墨烯协同Al2O3导热PA6的制备及性能研究[J]. 吴惠民. 橡塑技术与装备. 2017(24)
[10]长碳链尼龙发展及应用[J]. 王汉,陈广建,张长琦,冯新星. 科技资讯. 2017(34)
硕士论文
[1]SiC填充PA6导热复合材料的制备和研究[D]. 步真松.郑州大学 2013
本文编号：3446044
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