尼龙6蒙脱土纳米复合材料的合成及表征.pdf

第21卷第2期北京服装学院学报(自然科学版)V0】2】No2
2001年l0月J0umofBeijingInstituteofClothingTechnologyOct．200l

尼龙6／蒙脱土纳米复合材料
的合成及表征

任婉婷李小宁朱本松酒金婷唐宁”

北京服装学院对料工程系，北京l00029

摘要：采用x一射线衍射(XRD)，透射电镜(TEM)Molau实验等方法，研究了蒙脱土在尼龙6基
体中的分散情况以及对尼龙6结晶结构的影响，并对尼龙6，蒙脱土纳米复合材料的可纺性进行
了初步探讨

关键词：尼龙6，蒙脱土：纳米复合材料；原位括层聚合；结晶结构，可纺性
中图分类号：TQ342lI：TQI272文献标识码A文章编号：100l一0564(2001)02—0001—07

纳米粒子，尺寸在1～100nm之间的粒子，具有一些常规物质所不具备的特殊性质，诸如
小尺寸效应、界面效应、量子尺寸效应等等，使得纳米复合材料表现出不同于一般复合材料
的力学、光学、电磁学、热学性能等例如，由于分散相尺寸小，纳米微粒具有很大的比表面
积，与基体间能够形成很强的界面结合力，赋予纳米材料极佳的力学性能．
尼龙6／蒙脱土纳米复合材料就是利用纳米粒子的特殊性能来提高聚合物的力学和热
学等方面性能的一个典型范例．迄今为止，研究人员已在工程塑料的研究与开发方面进行了
大量的工作，并取得了较好的应用效果；但是，这种纳米复合材料在化学纤维方面的应用
研究尚未见报导．本文在前人的原位插层聚合方法制备尼龙6／纳米复合材料的基础上，对
粘土的层间距以及其在聚合物基体中的分散情况等进行了表征，并对该种材料的可纺性进
行了初步探索．

I试验部分

l_1仪器及设备
a．高压釜：FYX05A型，500mL，大连第四仪表厂．
b．XRD：D／max-B型，Cu耙Ka，电压40kV，电流50mA，Et本RIGAKU
c．TEM：H-800型，13本HITACHI．
d．熔融指数仪：RZ一12A型，上海第二工业大学．
1．2试剂
a．己内酰胺：工业纯，北京西中化工厂．

牧稿日期：200L~9_l3第一作者：女_l973~_．99缒硬士研究生
：。嘉萎翁星

北京服装学院学报(自然科学版)2001年

b蒙脱土：市售，0074mm．
c．6一氨基己酸：分析纯，中国预防医学科学院劳卫所．
d．浓硫酸分析纯，北京化工厂．
ell一氨基酸：分析纯，美国产．
1．3实验及测试方法
l3l蒙脱土的有机化处理
在6{30mL8O℃水中加人36gll一氨基酸和l8mL浓硫酸，然后缓慢注入吉有l5g
蒙脱土的水溶液，猛烈搅拌3h，冷却至室温后烘干．
13．2尼龙6，蒙脱土纳米复合材料的制备
将一定量的蒙脱土和己内酰胺单体加入到高压釜中，在一定温度下搅拌数小时，然后加
入少量6一氨基己酸作为引发剂在氮气保护下聚合．
133Molau实验
称取0．5g尼龙6／蒙脱土纳米复合材料样品，加入05mL甲酸，静置24h，观察其溶解
及沉淀情况．
】3．4TEM分析
用透射电子显微镜观察蒙脱土在尼龙6基体中的分散情况．
135WAXD分析
用x一射线衍射仪铡定蒙脱土片层结构层间距的变化以及尼龙6，蒙脱土纳米复合材料
晶型的变化
1．3．6可纺-性分析
用熔融指数仪纺丝，测定最大纺丝速度．

2结果与讨论

2．1蒙脱土的有机化处理’
蒙脱土是一种具有层状结构的硅酸盐其晶体结构中的每个晶胞一般由两层硅氧四面
体中间夹一层铝氧八面体构成，见图1．
四面体和八面体之间共用氧原子形成厚0．96ilrll，宽厚比约
为l00～l000，高度有序的准二维晶片．由于单位晶胞的表面积
懑-7为092n，晶胞重700～800g／tool，其比表面积非常大，因此，
多个晶片自发层叠堆积，形成了蒙脱土颗粒．由于部分晶胞中铝
氧八面体内的三价铝易被二价镬同晶置换，晶片带有负电性，因
此在片层表面会吸附阳离子以补偿过剩的负电荷而保持电中
性．蒙脱土中吸附的阳离子主要有Na、Ca、Mg等，这些阳离

TS：硅氧四面体：OS：铝氧八面博子易与其它有机或无机阳离子避行离子交换⋯．另外，蒙脱土是

图1蒙脱土的晶胞结构一种不活泼的无机主体，不具有氧化一还原性，所以聚合反应较
易控制．
为了增大蒙脱土的层间距，以保证单体或聚合物能顺利且更多地进入片层间，通常要对
蒙脱土进行有机化处理．较常用的有机处理剂是带烷基链的有机铵盐，如ll一氨基酸，l8一烷

第2期任琬婷等：尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的合成及表征3

基三甲基季铵盐．如图2所示，其中a、b、c三条曲线分别为未处理蒙脱土、处理效果较好的
蒙脱土和处理效果不好的蒙脱土的XRD射线衍射谱图，下文中分别称为a土、b土和c土．
可以看出，蒙脱土经有机化处理后，a