尼龙6/改性氧化石墨烯复合薄膜制备与性能研究文献综述

尼龙6/改性氧化石墨烯复合薄膜制备与性能研究

摘要：尼龙6（PA6）是工程塑料之首，具有众多优良的物理化学性质。为了拓宽其应用领域和克服材料自身的缺点，将PA6与无机、有机、纳米等材料进行复合。本文简要的介绍了PA6的合成、氧化石墨烯的改性和PA6复合材料的制备方法，最后对PA6的应用作了展望。

关键词：尼龙6 复合材料 氧化石墨烯

1.课题研究背景

自21世纪以来，随着科学技术和工业生产的发展，高分子材料迅速蓬勃地发展，特别是居世界五大工程塑料的消费量之首PA6的发展尤为迅猛，PA6具有高拉伸强度、良好的抗蠕变性、耐磨性、耐化学药品性、耐热及低磨擦系数等优异的性能，因此在汽车工业、电子电气设备和通信设备、机械工业、运动器材及纺织等方面的应用日渐广泛^[1-2]。虽然PA6具有众多优良的物理化学性能，但是其较强的吸湿性、较差的机械强度等从一定程度上阻碍了PA6的广泛使用。因为吸水后会导致其冲击强度和弹性模量降低、制品形状和尺寸稳定性变差、干态和低温冲击强度低，从而对制品尺寸稳定性和电性能存在一定的影响；另外，普通尼龙6热变形温度低，容易燃烧，不易在高于80℃的潮湿及高负荷下长期使用等缺陷，限制了它的应用范围。为了克服PA6存在的一些缺陷，近年来PA6复合材料的制备掀起了阵阵热潮。石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构的碳材料，碳原子采取 sp2 杂化，结构独特，性能优异，如光 学性能、机械强度、导电性和导热性等^[3-4],已成为纳米领域的研究热点。作为石墨烯的重要衍生物，氧化石墨烯（GO）表面^[5]含有大量含氧活性基团，便于 GO 化学功能化修饰，满足诸多领域的应用，如药物缓释^[6]，污水处理^[7]等等。基于GO表面大量的活性官能团，其改性应用也十分广泛。渴望通过适当的方法将这种改性的GO与PA6复合，制备成为性能优异的复合材料。

2.研究内容

本次毕业设计中，首先选择适当的方案制备PA6和改性氧化石墨烯，然后使用熔融共混或原位聚合的方法制备PA6/改性氧化石墨烯复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）等仪器对材料进行表征。采用适当的仪器如拉力机等对制备得到的复合材料进行有关结构、性能方面的研究。

2.1尼龙6的制备

尼龙的制备从机理上划分可分为水解聚合、碱性阴离子聚合、固相聚合和插层聚合。从工艺上划分可分为高压间隙聚合、常压水解连续聚合、二段连续聚合（又称高压前聚法）、单体浇筑反应、双螺杆挤出聚合、连续固相聚合和间隙固相聚合。其化学合成过程简要如下：开环→加聚→缩聚→链交换→封端。