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对尼龙6粘土纳米复合材料中的原子尺度的研究

本文共56页 27865字

摘 要

本文应用对材料中纳米尺度结构极为灵敏的正电子湮没谱学技术，并结合其他实验技术研究了尼龙6/粘土纳米复合材料中的原子尺度的自由体积特性及次级松弛随温度及组分的变化。主要研究结果如下：
1. 使用离散的正电子湮没寿命谱(PALS)程序（PATFIT）研究了纳米粘土含量分别为0.0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的尼龙6/粘土（PA6/clay）纳米复合材料在10～290K范围内的自由体积特性随温度的变化。据此确定了纳米复合材料的两个次级转变温度Tβ和Tγ。我们发现次级转变温度（β和γ转变）随纳米粘土含量的增加而升高，这表明纳米粘土和聚合物基体间存在较强的相互作用，它限制了局部链段的运动。
2. 利用国际上新发展的连续的正电子湮没寿命谱程序MELT分析了粘土含量和温度对复合材料自由体积分布的影响。实验结果表明：随着温度的升高，o-Ps寿命的峰值向高端漂移，且峰形被展宽；在270K温度下，o-Ps寿命分布裂变为双峰，这表明存在两个o-Ps湮没态（即τ3o-Ps和τ4o-Ps），且短寿命o-Ps的峰值和峰宽均随纳米粘土含量的增加变大。这一事实表明在较高温度下，纳米粘土的加入提高了聚合物中的局部有序区域中链段堆积密度。
3. 测量了室温下不同粘土含量的尼龙6/粘土纳米复合材料的红外光谱，据此研究了复合材料中的氢键相互作用。实验结果发现，PA6/粘土纳米复合材料和PA6 常温状态下不存在‘自由’的N-H基团。即酰胺基团几乎是100% 的处于氢键键合状态的。此外，我们还发现，当粘土含量为2.5% 时红外光谱强度最强，其峰分布的半高宽最窄，这是因为在此情况下粘土的分散性最好，导致纳米粘土和尼龙6基体间的很强的相互作用。

关 键 词: 聚合物纳米复合材料，自由体积，结构转变，正电子湮没，氢键

目录

摘要
Abstract
引 言
第一章 聚合物基纳米复合材料
1 纳米材料与纳米复合材料
1.1 纳米材料
1.1.1 纳米材料定义与分类
1.1.2 纳米材料的特点
1.1.3 纳米材料制备方法
1.2 纳米复合材料
1.2.1 纳米复合材料的分类
1.2.2 纳米复合材料的性能
1.2.3 纳米复合材料的应用
2 高分子纳米复合材料
2.1 高分子/粘土纳米复合材料
2.2 粘土的结构性质和有机化改性[54-69]
2.3 高分子/粘土纳米复合材料的类型
2.4 高分子/粘土纳米复合材料的制备和表征
3 尼龙6/粘土纳米复合材料
3.1 尼龙6/蒙脱土纳米复合材料
3.2 尼龙/蒙脱土纳米复合材料物理力学性能
3.3 尼龙/蒙脱土纳米复合材料应用前景
参考文献



参考文献
1. 耿林。高技术通讯，1992；3:46.
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