稀土氧化物-MC尼龙纳米复合材料的制备及性能研究.pdf

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1、万方数据·124·材料导报2008年6月第22卷第6期稀土氧化物／MC尼龙纳米复合材料的制备及性能研究*林轩，张兰(仲恺农业技术学院化学与化工系，广州510225)摘要用原位分散聚合法制备了一系列稀土氧化物(I砘03、Smz03、Nd203、Gd203、myz03)／MC尼龙纳米复合材料，用SEM观察了稀土氧化物纳米粒子在MC尼龙基体中的分散情况，用XRD研究了复合材料的晶体结构，并时复合材料的力学性能进行了表征。研究结果表明：用原位分散聚合法制备稀土氧化物／MC尼龙纳米复合材料是可行的，稀土氧化物纳米粒子均匀分散在MC尼龙基体中，团聚情况很少；稀土纳米氧化物没有改变

2、MC尼龙的结晶形态，但使其晶格尺寸发生了一定程度的改变；稀土纳米氧化物可显著改善MC尼龙的力学性能，对MC尼龙同时具有增强和增韧的双重效果。关键词MC尼龙稀土氧化物纳米复合材料原位聚合StudyonPreparationandPropertiesofRareEarthOxide／MCNylonNanocompositesLINXuan，ZHANGLan(ChemistryandChemicalEngineeringDepartment，ZhongkaiUniversityofAgricultureandTechnology，Guangzhou510225)Abstra

3、ctAseriesofrareearthoxide／M[Cnylonnanocompositesarepreparedviainsitupolymerizationmeth—od．ThedispersionofrareearthoxidenanoparticlesinMCnylonmatrixischaracterizedwithSEM．Thecrystalstruc—tureofnanocompositesischaracterizedbymeansofXRD．Themechanicalpropertiesofnanocompositesarealsostud—ie

4、d．TheresultsshowthatitispracticaltoprepareM[Cnylon／rare-earthoxidenanocompositesviainsitudispersionpolymerization，andtherareearthoxidenanoparticlesdistributeevenlyinMCnylonmatrix，withfewclustes．Rareearthnano-oxidesdon7tchangethecrystalstructureofMCnylon，butchangethecrystallatticesizeofM

5、Cnylon．Rareearlho)【idenanoparticlescanobviouslyincreasethemechanicalpropertiesofMCnylon，withthedoubleeffectsofstrengtheningandtoughingMCnylonsimultaneously．KeyWOldSM[Cnylon。rareearthoxide，nanocomposites，insitupolymerizationMC尼龙是单体浇注尼龙(Monomercastingnylon)的简称，是一种新型的工程塑料。它是以己内酰胺为主要原料，在常压下

6、，通过阴离子聚合而成的新型工程塑料。MC尼龙正逐步替代铜、铝、钢铁等多种金属材料广泛应用于纺织、橡胶、石化、轧钢、矿山机械、汽车等工业部门[1]。但是与金属相比，MC尼龙还存在强度、模量和热变形温度较低，吸水率较大，尺寸稳定性较差等缺点，因而限制了它的应用范围。科技工作者对MC尼龙进行了各种改性研究[2]，但是传统的改性方法都是以牺牲材料某方面的性能为代价的，在增加材料的冲击韧性时，其拉伸强度、刚度等相关性能却下降，而在增加材料的拉伸强度、刚度时，其韧性却变差，实属顾此失彼。无机纳米粒子的出现为MC尼龙的改性提供了新途径。近年来，有关MC尼龙／无机纳米复合材料的研究报

7、道逐渐增多[3_7]，已有的研究结果表明，无机纳米粒子对MC尼龙具有增韧、增强双重效果。本文选用价格较低不影响MC尼龙制备的阴离子聚合反应的5种稀土氧化物(k03、％Q、Nd203、Gd2(]!j、Dy203)纳米粉为改性剂，用原位分散聚合法制备了一系列稀土氧化物／MC尼龙纳米复合材料，并对其结构和力学性能进行了表征。有关稀土氧化物／ME尼龙纳米复合材料研究的报道还很少。1实验1．1实验材料稀土氧化物(Laz03、Smz03，Nd203、Gd2()3、BY203)纳米粉：纤维状，直径约50nm，长大于lOOnrn，自制；己内酰胺(工业级)；NaOH(