尼龙纳米复合材料的研究进展

合 材料的综合性能最好 ， 其拉伸强度 、 裂伸长率 、 口冲击 断 缺
无机 颗粒 填料价 格低廉 且来 源丰 富 ， 能提高 复合材 料 的刚性 、 硬度 、 热性 能和稳 定性等 。常选用 的无 机物颗粒 填 料有滑石粉 、 蒙脱 土（ ＭＭＴ）云母 、 、 稀土等 。
２ １ Ｐ ＭＭＴ 纳 米复 合 材 料 ． Ａ／
Ｌｉ ａ ， ｉｎ ｅ ｇ Ｙａ ｇ Ｘｉ ｏ ｏ ｇ ｎ Ｌｉ ａ ｆ ｎ ， ｎ ａ ｄ ｎ Ｆ Ｌ
（１ ｎ ｄｎ ｓ ａ ｈ ｎ ｇｎ ｅｉｇＰｌｓｉｓＣｏ ｔ ． ｎ ｄｎ ｓ ａ ４ ７ ０ Ｐｉｇ ｉｇ ｈ ｎ Ｓ ｅ ｍａＥｎ ｉｅ ｒ ａｔ Ｌ ｄ，Ｐｉｇ ｉｇ ｈ ｎ ｎ ｃ ６ ０ ０，Ｃｈｎ ； ｉａ
强 度 、 曲强度 和弯曲弹性模量分别 比 Ｐ 弯 Ａ基体提高 １ ． ９６ ％，
４ ．Байду номын сангаас， ９７ ， ． 和 １ ． 。 ７２ １ ． ９３ ％ ％ ％ １％ ７
ＭＭＴ作为一种无机 纳米 填料 ， 少量 填充能大 幅度 提高 复合材料 的综合性能 。黄林琳等 采用熔融插层方法制 备 了 Ｐ ／有机蒙 脱土 （ ＭＭＴ） Ａ６ Ｏ 复合 材料 。结 果表 明 ， 采 用熔 融插层 法制得 的 Ｐ ／ Ａ６ ＯＭＭＴ插 层复合 材料 比 Ｐ ６／ Ａ
联 系人 ： 凡 ， 学 本 科 ， 理 Ｔ程 师 ， 李 大 助 从事 尼 龙 新 产 品开 发 作 收稿 Ｅ期 ： ０２０．３ ｌ ２ １．３２
范 嗣（ ～１０ ｎ １ ０ ｍ量 级 ） 的一类 复合材 料 ， 有优 良的特殊 具
李凡 ， 尼龙纳米 复合材料的研究进展 等：
９７
尼龙（ Ａ ） Ｐ 为韧性 的乳 白色或半透 明结 晶性树脂 ， 是一 种综 合性 能优 良的１ 程塑 料 ， 量在 世界 五大 工程塑料 中 二 产 居 首 位。Ｐ Ａ种类 很 多 ， 要 有 Ｐ ， Ａ ６ Ｐ １ Ｐ ２和 主 Ａ６ Ｐ ６ ， Ａｌ ， Ａｌ Ｐ ０ ０ 另外还有新品种 Ｐ ＩＰ Ｔ和特殊 Ｐ ＭＸＤ 等 …。 Ａｌ １ ， Ａ６ ，Ａ９ Ａ ６
ｃ ｍｐ ｓｔｓｅ ｃ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ，ｔ ｅａ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｐ ｏ ｐ ｃ ｎ ｉｅ ｔｏ ｆ ｙ ｏ ａ ｏ ｏ ｏ ｉ ｓｉ ｈ ｕ ｕ ｅｗｅ ｅｐ ｉ ｔ ｄｏ ｔ ｏ ｏ ｉ ｔ ． ｒ ｒ ｄ ｃ ｄ ｈ ｐ ｌ ｔ ｒ ｓ ｅ ｔ ｄ ｄｒ ｃｉ ｎ ｏ ｌ ｎ ｎ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔ ｔ ｅｆ ｔｒ ｒ ｏ ｎ ｅ ｕ ． ｅ ｎ ｃ ｏ ａ ｎ ｅ ｎ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｎ ｌ ｎ ； ａ ｏ ｏ ｏ ｉ ｓ； ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ；ｐ ｏ ｅ ｙ ｙ ｒ ｓ： ｙ ｏ ｎ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔ ｅ ｐ ｅ ａ ａｉ ｏ ｒｐ￣
特性完好无损 ， 基体经一次聚合成型 ， 避免降解 ， 而保 证各 从 种性 能的稳定 。 目前 ， 原位 聚合制备 Ｐ Ａ纳米 复合材料 受到 国内外 学者的广泛关注 ¨ ， 但有关原 位聚合制备 Ｐ Ａ纳米 复合材料 的报道还很少 。
２ 无 机 物 纳 米 复 合材 料
察 了 ＧｄＯ 纳米粒子 在 Ｐ ：， Ａ基体 中的分散情况 ， ｘ射线衍 用 射 研究 了复合材料 的晶体结构 ， 并对复合材料 的力学性能进 行 了表征。随着纳米 Ｇｄ０ 用量 的增加 ， ：， 复合材料 的拉伸强 度、 断裂伸长率 、 口冲击强度 、 缺 弯曲强度和弯 曲弹性模量都 呈 先升后 降 的趋 势。当纳米 Ｇ ： ｄＯ 质量分 数为 ０５ 时 ， ． ％ 复
插层 复合法可分为溶 液捅层 、 熔融 插层法等 ， 其丁艺简
Ｐ Ａ纳米 复合材 料是第 一类 工业 化 的聚合物 纳米 复合 材料 ， 被美 国材料学会誉为 “ １ ２ 世纪最有发展前途的新兴材 料” 具有高强度 、 ， 耐热性 、 阻隔性 和加工性 能好等优 点 ， 高 广 泛受到科学界 和１ 业界 的高度关 注 ， 二 成为化学 、 材料学 、 物理 学 和现代仪 器学等多 学科领域研 究 的热 点ＬＪ 米复合材 ４ ￣纳
２ Ｓ ａ ｇ ａ ｌｅｇ ａｄＦｌｅ ． ｄ．Ｓ ａ ｈ ｉ ２ １ ０ ． ｈ ｎ ｈ ｉ ｅ ｔｕ ｒ ｉ ｒ Ｆ ｔ Ｃｏ Ｌｔ ， ｈ ｎｇ ａ ０ ２ ８，Ｃｈｎ ｉａ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ： ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｉ ｈ ｗｅ ｅ ｇ ｉ ｅ ｒ ｍ ｈ ｐ ｅ ａ ａｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ，ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｅｃ ｏ ｙ ｏ ｓ ｒ ｃ Ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ ｗｈ ｃ ｒ ａｎ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｔｏ ｔ ｏ ｔ ｔ ｒ ｎ ｒ ｐ ｒｉ ｔ ． ｆ ｌ ｎ ｕ ｅ ｎ
ＮａＭＭＴ具 有 较 低 的 热 释 放 速 率 、 量 损 失 等 ， 阻 燃 性 能 — 质 即
３ 陶瓷 复 合 材 料
陶瓷材料 大 多是氧 化物 、 氮化 物 、 硼化 物和碳 化物 等 ， 常见的陶瓷材料有粘土 、 氧化铝 、 高岭土等 ， 陶瓷材料一般硬
度 较高 ， 但可塑性 较差 。常 用的 陶瓷类 填料有二 氧化硅 、 二
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第 １年６ ０卷 月 ２ ４ ， ６期 ０２ 第
工
程
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蒋 元 博 等 用 硅 烷 偶 联 剂（ ７ ，Ｈ．５ ） 纳 米 Ａ１ １ Ｋ ５０ 对 ＳＯ 进 行分 散处理 ， 注射成 型法 制备 Ｐ ０ ０／ ｉ ｉ： 用 Ａｌ １ ＳＯ 纳米 复合材 料。结果 表 明， 纳米 ＳＯ， ｉ 表面 的改性处 理可 以降低 Ｐ ０ ０ 体的结晶度和摩擦 系数 ， Ａｌ １ 基 提高拉伸强度 、 硬度和耐 磨性 。
物纳米复合 材料具有优 于相 同组分 常规聚合物 复合材料 的
力学 、 热学性能 ， 为制备高性能 、 多功能 的新一代 复合材料 提 供 了很 大空间。但纳 米颗粒 的高 比表面积产生 的强界 面作 用易使其凝聚而难以在聚合物 中保存和稳定分散 ， 因此需 采
能好 、 度高 、 强 耐磨 、 耐溶剂等 ， 广泛应 用于纺织 、 造船 、 汽车 制造 、 航空航 天 、 医疗器械和精密仪器仪 表等领 域 。。但 Ｐ Ｊ Ａ 也存 在不 足之 处 ， 酰胺极性基 团导致 吸水 率大 ， 其 耐低温和 Ｆ 态冲击强度低 ， 不耐强酸强碱 ， 抗蠕变性能差 、 寸稳定性 尺 差 和易燃 烧等缺 陷 ， 限制 了其应用 。 。为了不断提 高性能 ， 扩大 Ｐ Ａ应用领域 ， 需要对其进行改性处 理。近年来 ， Ａ的 Ｐ
关 键 词 ： 龙 ； 米复 合 材 料 ； 备 ； 能 尼 纳 制 性
中图分类号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ３ ３６
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： ０ １３ ３ （０ ２０—０ ６０ １ ０ —５ ９２ １）６０ ９ ・３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｓ ｆＮｙｌ ｎ Ｎａ ｃ ｍ ｐｏ ｉｅ ｓ ａ ｃ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｏ ｎｏ ｏ ｓｔ ｓ
尼龙 纳 米 复 合材 料 的研 究 进展
李凡 ， 李联峰 杨晓 东 ，
（． １平顶山神马工程塑料有限责任公司 ， 平项 山 ４ ７０ ２ 上海弗列加滤清器有限公 司， ６０ ０； ． 上海 ２ １０ ０ ２ ８）
摘要 ： 综述 了近年 来在 尼龙纳米复合材料 的制备方 法、 结构和性能等研 究方面所取得 的进展情 况。重点说 明了 尼龙 ／无机物 、 尼龙 ／碳 纳米管等尼龙纳米复合材料的结构和性 能 ； 出今后 尼龙 纳米复合材料 的应 用前景和方向。 指
氧化钛 、 三氧化二铝等。
３ １ Ｐ ＳＯ， 米 复 合 材 料 ． Ａ／ ｉ 纳
有较大 幅度 的提高 ， Ｏ 且 ＭＭＴ质量分数为 ５ ％～７ 时 ， ％ 复合
材料 的拉伸 强度及 弯曲强度达到最高值 ， 复合 材料 的热稳定 性 随 ＯＭＭＴ含量 的增加 而增加 。 马 宁 等 采 用 熔融 共 混法 制 得 Ｐ ６／ ａＯＭＭＴ复 Ａ６ Ｎ — 合 材料。结果 显示 ， 加入 Ｎ — ＭＭＴ后 ， ａＯ 由于 Ｎ ． ａＯＭＭＴ本 身 就是 成核 剂并 对 Ｐ ６分 子链 段 的强界 面作 用 ， Ｐ ６ Ａ６ 使 Ａ６ 链段运动受到 限制 ， 而提 高了 Ｐ ６ 从 Ａ ６的结 晶温度 。同时 ， 加 入 ＮａＯ ． ＭＭＴ的 Ｐ ６ ＮａＯ Ａ６ ／ — ＭＭＴ复合材 料表 面 电阻值 变 大， 导电性能变差 ， 其绝缘性较 Ｐ ６本身更强 。 Ａ６
用分散剂使其优异性能在聚合物中发挥 来 ， 才能获得性 能
良好的复合材料 。
１２ Ｐ 纳 米复 合 材 料 的 制 备 方 法 Ａ
通过纳米填充 物生产纳米复合材 料的方法 为直 接共混
法、 溶胶 一凝 胶法 、 层复合 法和原位 聚合法 等 。共混法 捅 又 可分为溶液（ 或乳液 ） 共混 、 熔融共混 和机械共混等 ， 共混 法较为简单 ， 缺点是很难实现纳米粒子 以原生态形式均匀分
料 是 指 分 散 相 尺 度 在 ｉ维 空 间 中至 少有 一 维 处 于 纳 米 尺 度
单、 原料 来源 丰富 ， 是较 为传统 的制备 艺。通 过此法制 备
的 纳米 复 合 材 料 填 充 体 系 膨 胀 系 数 小 、 稳 定 性 和 尺 寸 稳 定 热
性好 。但是无 机纳米粒子 的表面极性 使其与 聚合物 的界
面粘结 性差 ， 以在 聚合物基体 中均匀分 散 ， 响 了复 合材 难 影
料 的综合力学性能和加工性能 ０１ １１ｏ ３
原 位 聚 合 法 克 服 了 以 上 几 种 方 法 的 缺 点 ， 子 的 纳 米 粒
的改变 ； 稀土纳米 氧化物可 显著改善 Ｐ 的力学性 能 ， Ｐ Ａ 对 Ａ 同时具 有增强和增韧的双重效 果。 林 轩 等 。 原位 分散 聚合 法制 备 了一系 列单体 浇铸 。用 Ｐ ＧｄＯ 增 强纳米 复合材料 ， Ａ／ ： 用扫描 电子显微镜（ Ｅ ） Ｓ Ｍ 观
Ｐ 具 有 良好 的物 理 力 学 性 能 及 优 越 的 性 价 比 ， 自润 滑 性 Ａ 如
效应 ， 比表面积大 ， 其 与聚合物 问的作用点 多 ， 并具有宏观量 子 隧道效应 ， 改性效果 好 －。由于纳米 粒子带来 的纳米效 ５１ ６ 应和纳米粒子与聚合物基体间强的界面相互作用 ， 使得 聚合
ｎ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔｓｉ ｅ ｅ ｔｙ ａｓｗｅｅｒｖ ｅ ｄ Ｔｈ ｔｕ ｔｒ ｎ ｒｐ ｒｉｓｏ ｎ ｌｎ／ｉｏ ｇ ｎｃ ａ ｄ ｎ ｌｎ／ｃ ｒ ｏ ａ ｏｕ ｅ ａ ｏ ｏ ｏ ｉ ｎ ｒ ｃｎ ｅ ｒ ｒ ｅ ｉｗｅ ． ｅ ｓｒｃｕ ｅａ ｄｐ ｏ ｅｔｅ ｆ ｙ ｏ ｅ ｎ ｒａ ｉ ｎ ｙ ｏ ａｂ ｎ ｎ ｎ ｔｂ
改性领域主要是 向高 冲击 、 高刚性 、 高耐磨性 、 低吸水性 和优
化加工性 能等高性 能 、 品质方 向发展 ， 中利用纳米技 术 高 其
进行 改性 研 究 又是 最 主要 的发 展 方 向之 一 。 １ 纳米 复合 技 术
１ １ Ｐ 纳 米 复合 技 术 概 述 ． Ａ
散 在聚合物基体 中。溶胶 一凝 胶法 中溶剂易挥发 ， 会使材料 收缩 而脆裂 ， 且甲苯 、 氯仿 、 乙腈 等溶剂对环境有害 。