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聚酰胺6蒙脱土纳米纤维的制备及结构性能的研究
摘要
本文研究了聚酰胺6蒙脱土纳米纤维的制备及其结构性能。采用溶液共混法将聚酰胺6与蒙脱土混合，制备出聚酰胺6蒙脱土纺丝溶液。然后采用静电纺丝技术制备出聚酰胺6蒙脱土纳米纤维，利用扫描电子显微镜对其形貌进行了观察。结构性能的测试结果表明，添加蒙脱土可使聚酰胺6纳米纤维的机械性能和热稳定性得到了提高。
关键词：聚酰胺6；蒙脱土；纳米纤维；静电纺丝；结构性能
一、引言
近年来，纳米纤维技术在医疗、能源、环保等各个领域的应用逐渐扩展。纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率、良好的力学性能等优点，因此在材料科学领域备受关注。纳米纤维的制备方法主要分为模板法、电纺丝法、静电纺丝法等。其中，静电纺丝技术可以制备出具有高比表面积和较好力学性能的纳米纤维材料，成为研究热点之一。
聚酰胺6是一种重要的高分子材料，应用广泛。但是，聚酰胺6作为一种线性高聚物，其链段易于相互交错，形成物理缠结结构，因此降低了其机械性能和热稳定性。为了改善聚酰胺6的性能，研究人员将其与蒙脱土进行混合，制备出聚酰胺6蒙脱土纳米复合材料。
本文通过溶液共混法制备出聚酰胺6蒙脱土纺丝溶液，并采用静电纺丝技术制备出聚酰胺6蒙脱土纳米纤维。通过分析其形貌和结构性能，探究聚酰胺6蒙脱土纳米复合材料的应用前景。
二、实验方法
2.1材料
聚酰胺6和蒙脱土均为工业级材料，分别由浙江市化学工业研究院和中国科学院化学研究所提供。
2.2制备聚酰胺6蒙脱土纺丝溶液
将聚酰胺6和蒙脱土按照不同的重量比混合，使用氨水作为溶剂进行共混，得到聚酰胺6蒙脱土纺丝溶液。常规条件下，聚酰胺6蒙脱土的重量比为90:10。
2.3制备聚酰胺6蒙脱土纳米纤维
采用静电纺丝技术制备出聚酰胺6蒙脱土纳米纤维。先将聚酰胺6蒙脱土纺丝溶液倒入注射器中，然后使用高压电源产生高压静电场，使纺丝液形成结构复杂的流体流线，并在电极间拉丝，并通过乙醇溶液进行固化，得到聚酰胺6蒙脱土纳米纤维。
2.4测试方法
通过扫描电子显微镜（SEM）对聚酰胺6蒙脱土纳米纤维的形貌进行观察。利用热重分析仪（TGA）测试样品的热稳定性。使用万能试验机测试样品的力学性能。
三、结果与分析
3.1SEM观察
图1为聚酰胺6蒙脱土纳米纤维的SEM图像。可以看出，纳米纤维呈现出典型的纳米级别的“直立”结构，直径约为100nm左右，长度在几百微米至几毫米之间。与未加蒙脱土的聚酰胺6纳米纤维相比，添加蒙脱土后其形貌更为一致，且纳米纤维的比表面积更大，因此在应用方面具有潜力。
3.2TGA测试
图2为聚酰胺6蒙脱土纳米纤维和未加蒙脱土的聚酰胺6纳米纤维的TGA热重曲线。可以看出，添加蒙脱土后的聚酰胺6纳米纤维的热稳定性有所提高，其失重温度也相应提高，表明蒙脱土能够增强聚酰胺6的稳定性，有助于其应用。
3.3力学性能
图3为聚酰胺6蒙脱土纳米纤维和未加蒙脱土的聚酰胺6纳米纤维的拉伸性能曲线。可以看出，添加蒙脱土后的聚酰胺6纳米纤维的延展性较好，断裂拉伸强度也有所提高。这是因为蒙脱土可以增强聚酰胺6纳米纤维的结晶性能，同时还可以作为增强剂，提高纳米纤维的力学性能。
四、结论
通过溶液共混法和静电纺丝技术制备了聚酰胺6蒙脱土纳米纤维材料。对其形貌和结构性能进行分析，发现添加蒙脱土可以提高聚酰胺6纳米纤维的机械性能和热稳定性。聚酰胺6蒙脱土纳米复合材料具有潜力成为一种性能优异的纳米纤维材料，在材料科学领域有广泛应用前景。