一维无机纳米棒的表面改性及其对尼龙6成核性能的研究
摘要：凹凸棒石是一种天然的一维无机纳米材料，具有特殊的纤维状晶体结构，可以作为复合材料的增强增韧剂。尼龙6(PA6)是一种的常见的工程塑料，但其存在的干态和低温强度较低等弱点限制了尼龙6的应用。通过将一维无机纳米材料的刚性、尺寸稳定性与尼龙6基体的韧性、可加工性结合起来，从而达到对尼龙6功能化改性或高性能改性，并以此满足对尼龙6材料应用的需求。且由于我国凹凸棒石储量巨大，便于采集，制备成本较低等原因，通过凹凸棒石增强改性尼龙6无论从理论上还是从实际上都具有非常重要的意义。但由于凹凸棒石表面富含氢键极易团聚，需对其进行表面改性以改善凹凸棒土在PA6基体中的分散。同时，凹凸棒土以晶棒尺度分散于PA6基体中，易使PA6发生异相成核，破坏球晶规整度。
关键词：尼龙6； 凹凸棒土； 结晶；表面改性
一、文献综述
利用一维无机纳米材料制备聚合物基复合材料是高分子材料科学中发展十分迅速的领域。通过将一维无机纳米材料的刚性、尺寸稳定性与尼龙6基体的韧性、可加工性结合起来，从而达到对尼龙6功能化改性或高性能改性，并以此满足对尼龙6材料应用的需求。尼龙6(PA6)是一种的常见的工程塑料，是目前聚酰胺类塑料中产量最大的一种，但其存在的干态和低温强度较低等弱点限制了尼龙6的应用。于1940年第一次被Bradley报导出来的凹凸棒石被称为“千土之王”[1]，是一种天然的一维无机纳米材料，具有特殊的纤维状晶体结构，可以作为复合材料的增强增韧剂。且由于我国凹凸棒石储量巨大，便于采集，制备成本较低等原因，通过凹凸棒石增强改性尼龙6无论从理论上还是从实际上都具有非常重要的意义。
1.凹凸棒石概述
凹凸棒土（Attapulgite，ATP）[2]又称坡缕石或坡缕缟石，是一种具有链层状结构的含水富镁硅酸盐的无机非金属黏土矿物，一般是比例适宜的SiO2,Al2O3,MgO三种组分在高碱性（ph=8）、适当盐度温度介质环境中形成的，其化学分子式是：Si8Mg5O20(OH)2(OH2)4·4H2O。晶体结构为空心八面体，晶体中的晶胞是由两层硅－氧四面体中间夹一层镁（铝）－氧（羟基）八面体构成，属２∶１型层链状硅酸盐。由于具有较多的纳米级孔道和较大的比面积，因此具有较优异的吸附性能和热稳定性能[3]，被广泛应用于石油、化工、建筑、造纸、污水处理、医药、农业等多个领域。
凹凸棒石在电子显微镜下呈半透明，晶体为棒状纤维状。由于凹凸棒石表面具有大量羟基，易形成大量氢键，凹凸棒石很难呈单根棒状晶体分散，而是形成晶体聚集体。凹凸棒石的显微结构表现为三个层次：1.长约0.5-5mu;m，单晶直径约20-100nm呈针状单晶体（凹凸棒石的基本结构单元）；2.棒晶紧密平行聚集形成的棒晶束；3.粒径约0.01-0.1mm的棒晶束之间相互聚集形成的聚集体。只有当凹凸棒石结构松散时，才可以有效的发挥单个棒晶的效果，此时凹凸棒土及凹凸棒土复合材料的宏观性能表现就好；而当凹凸棒石结构紧密时，棒晶的性能难以得到发挥，更多显示的是棒晶束和棒晶束聚集体的性能，此时凹凸棒石及凹凸棒石复合材料的宏观性能表现的就差。因此改善凹凸棒土在聚合物基体中的分散程度，并提升凹凸棒土与聚合物之间的结合力是达到发挥ATP优异性能的关键。[4-5]
2.尼龙6概述
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