尼龙6高岭土纳米复合材料的制备及性能研究.docx

尼龙6高岭土纳米复合材料的制备及性能研究
尼龙6高岭土纳米复合材料的制备及性能研究
摘要：
随着纳米技术的快速发展，纳米复合材料作为一种新兴的材料得到了广泛的关注。本研究以尼龙6为基体材料，采用高岭土作为填料，通过热熔共混法制备了尼龙6高岭土纳米复合材料。研究了高岭土的复合效果以及不同填料含量对复合材料性能的影响。结果表明，添加高岭土填料能改善尼龙6的强度、硬度和热稳定性，且填料含量在一定范围内对复合材料的性能具有显著影响。
关键词：尼龙6，高岭土，纳米复合材料，制备，性能研究
1引言
纳米复合材料是将纳米颗粒与基体材料进行复合的一种新型材料。在纳米尺度下，材料的物理、化学和力学特性都会发生巨大的改变，因此纳米复合材料具有许多优异的性能，如高强度、高硬度、高导热性和超高比表面积等。高岭土是一种常见的天然纳米材料，具有优异的力学性能和热稳定性，因此被广泛应用于纳米复合材料的制备中。
2实验
2.1材料
本实验选用尼龙6作为基体材料，高岭土作为填料。尼龙6是一种常见的工程塑料，具有良好的机械性能和热稳定性。高岭土是一种以二氧化硅和氧化铝为主要成分的粘土矿石，具有纳米级的颗粒大小。
2.2制备
首先将尼龙6颗粒和高岭土颗粒按一定比例混合，然后采用热熔共混方法制备复合材料。具体步骤如下：将尼龙6和高岭土放入熔融混合机中，在一定温度下进行熔融混合，然后将混合物冷却固化，最后得到尼龙6高岭土纳米复合材料。
2.3表征
通过扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的表面形貌和填料的分散情况。通过拉伸实验和硬度测试研究复合材料的力学性能。通过热重分析（TGA）研究复合材料的热稳定性。
3结果与讨论
3.1表面形貌观察
SEM观察结果显示，复合材料中的高岭土颗粒分散均匀，并与尼龙6基体形成良好的界面结合。随着高岭土填料含量的增加，复合材料的表面变得更加光滑，说明高岭土具有填充效果。
3.2力学性能研究
拉伸实验结果显示，添加高岭土填料能显著提高尼龙6的拉伸强度和模量。随着填料含量的增加，复合材料的力学性能逐渐提高，但当填料含量超过一定范围后，力学性能开始下降。这是因为过高的填料含量会导致填料与基体之间的界面结合不牢固，从而影响力学性能。
3.3热稳定性研究
TGA结果显示，添加高岭土填料能提高尼龙6的热稳定性。随着填料含量的增加，复合材料的热分解温度逐渐提高，并且热分解速率明显减慢。这是因为高岭土的高热稳定性能能吸收和分散热能，从而减缓尼龙6的热分解过程。
4结论
本研究成功制备了尼龙6高岭土纳米复合材料，并研究了填料含量对复合材料性能的影响。实验结果表明，添加高岭土填料能改善尼龙6的强度、硬度和热稳定性。在一定范围内，填料含量的增加能提高复合材料的性能，但过高的填料含量会影响界面结合，从而降低复合材料的性能。本研究对于纳米复合材料的制备和性能研究具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]ZhangY,LiL,GaoX,etal.Preparationandpropertiesofepoxy/high-λ-ZrPnanocomposites[J].CompositesPartB:Engineering,2015,74:30-36.
[2]GuQ,ChenX,ChenL,etal.Preparationandpropertiesofsodiumalginate/kaolin/silvernanoparticlescompositebeadswithantimicrobialactivities[J].CarbohydratePolymers,2014,113:11-17.
[3]DongW,BaiL,TangL,etal.Preparationandtribologicalpropertyofultra-highmolecularweightpolyethylene/montmorillonitenanocomposites[J].AppliedClayScience,2012,66:82-87.