本書詳細(xì)介紹了碳納米管增強(qiáng)澆鑄尼龍6復(fù)合材料制備、性能、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、界面結(jié)構(gòu)、非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究；聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料的制備、性能、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及碳納米管的成核效率；等規(guī)聚丙烯非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)；聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)流變性能。
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澆鑄（MC）尼龍6具有質(zhì)量輕、力學(xué)性能好、自潤(rùn)滑、耐磨、耐弱酸弱堿及一些有機(jī)溶劑、抗震吸聲等優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的工程塑料，并且具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、可以直接澆鑄成型等特點(diǎn)。因此其在工業(yè)中大量替代鋼、鋁以及銅等金屬材料，用于制作軸瓦、齒輪、滑輪、螺旋槳等機(jī)械零部件。然而普通MC尼龍6存在低溫韌性差、尺寸穩(wěn)定性欠佳和吸水率大等缺點(diǎn)；對(duì)于在高負(fù)荷條件下使用的零件，其耐磨性、自潤(rùn)滑性仍有不足；在要求高沖擊性或抗靜電或阻燃等的場(chǎng)合，MC尼龍6的使用也會(huì)受到限制。因此為進(jìn)一步擴(kuò)大MC尼龍6的應(yīng)用范圍，有必要對(duì)其進(jìn)行改性。
聚丙烯（PP）是一種廣泛用于注射成型制品、薄膜、纖維、擠出成型制品等的熱塑性塑料，由于PP原料易得、價(jià)格低廉、耐腐蝕、拉伸強(qiáng)度和剛性較高以及無(wú)毒、無(wú)味等，已經(jīng)成為五大通用塑料中需求增長(zhǎng)最快的品種。但是，耐低溫沖擊性差、易老化和熱變形溫度低等缺點(diǎn)限制了PP在高附加值產(chǎn)品領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此對(duì)PP進(jìn)行改性，擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍受到學(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界的持續(xù)關(guān)注。
利用無(wú)機(jī)納米粒子改性聚合物是近幾年的研究熱點(diǎn)，添加少量納米粒子就可顯著提高聚合物的性能。由于碳納米管具有諸多優(yōu)異的特性，將其運(yùn)用于聚合物樹(shù)脂改性中，可以提高聚合物樹(shù)脂的應(yīng)用范圍，是聚合物材料的增強(qiáng)及功能化填料，具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題通過(guò)原位聚合法制備MC尼龍6／碳納米管納米復(fù)合材料，通過(guò)熔融擠出法制備聚丙烯／碳納米管納米復(fù)合材料，以期改進(jìn)這兩種熱塑性聚合物材料，并賦予它們新的特性，擴(kuò)大材料的應(yīng)用領(lǐng)域；系統(tǒng)研究復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的變化，為材料的加工與應(yīng)用提供理論依據(jù)。因此，本課題的研究具有重要的實(shí)際應(yīng)用和理論價(jià)值。
本書即是對(duì)課題所開(kāi)展部分研究工作和取得成果的詳細(xì)介紹和總結(jié)。全書共分9章。第1章主要介紹碳納米管的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、功能化、應(yīng)用以及碳納米管復(fù)合材料的研究進(jìn)展；第2章介紹碳納米管增強(qiáng)MC尼龍6復(fù)合材料制備及其表征；第3章介紹尼龍6／碳納米管復(fù)合材料澆鑄成型反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其界面結(jié)構(gòu)：第4章介紹MC尼龍6／改性碳納米管復(fù)合材料非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究；第5章介紹聚丙烯／碳納米管復(fù)合材料的制備以及性能研究；第6章敘述聚丙烯／碳納米管納米復(fù)合材料的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及碳納米管的成核效率；第7章敘述等規(guī)聚丙烯非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)：第8章敘述聚丙烯／多壁碳納米管復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)流變性能；第9章為本書的一些結(jié)論。
在編寫過(guò)程中，博士研究生邱尚長(zhǎng)提供研究?jī)?nèi)容，對(duì)本書的內(nèi)容和研究成果付出了努力，做出了貢獻(xiàn)，在此表示由衷的感謝。
由于作者水平有限，書中難免有不妥和疏漏之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
目錄
第1章 概述 1
1.1 碳納米管的研究進(jìn)展 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 碳納米管的結(jié)構(gòu) 1
1.1.3 碳納米管的性質(zhì)及其應(yīng)用 2
1.1.4 碳納米管的制備 4
1.1.5 碳納米管的純化 6
1.1.6 碳納米管的功能化及其應(yīng)用 7
1.2 碳納米管復(fù)合材料的研究進(jìn)展 9
1.2.1 概述 9
1.2.2 碳納米管復(fù)合材料的制備 9
1.2.3 碳納米管復(fù)合材料的性能 12
1.3 澆鑄尼龍的改性研究 13
1.3.1 概述 13
1.3.2 MC尼龍的聚合 14
1.3.3 MC尼龍的改性 17
1.4 聚丙烯的改性研究 18
1.4.1 聚丙烯簡(jiǎn)介 18
1.4.2 聚丙烯的改性技術(shù) 19
1.5 碳納米管在聚合物改性中的應(yīng)用 21
1.6 計(jì)算機(jī)模擬在聚合物結(jié)晶中的應(yīng)用 22
1.7 智能微粒群算法 23
第2章 碳納米管增強(qiáng)MC尼龍6復(fù)合材料 25
2.1 引言 25
2.2 碳納米管增強(qiáng)MC尼龍6復(fù)合材料的制備 26
2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料預(yù)處理 26
2.2.2 復(fù)合材料的制備 26
2.3 碳納米管增強(qiáng)MC尼龍6復(fù)合材料的表征 27
2.3.1 羥基多壁碳納米管的改性 27
2.3.2 聚合條件對(duì)ε-己內(nèi)酰胺陰離子聚合單體轉(zhuǎn)化率的影響 32
2.3.3 聚合條件對(duì)復(fù)合材料特性黏度的影響 35
2.3.4 碳納米管含量對(duì)復(fù)合材料吸濕率的影響 38
2.3.5 MC尼龍6/碳納米管納米復(fù)合材料的熱失重分析(TG) 39
2.3.6 碳納米管增強(qiáng)MC尼龍6復(fù)合材料的力學(xué)性能分析 41
2.4 本章小結(jié) 44
第3章 尼龍6/碳納米管復(fù)合材料澆鑄成型反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其界面結(jié)構(gòu)研究 45
3.1 引言 45
3.2 聚合機(jī)理 46
3.2.1 絕熱法的基本原理 48
3.2.2 單體轉(zhuǎn)化率的求解 48
3.2.3 非等溫反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 52
3.3 MC尼龍6/碳納米管復(fù)合材料表征 54
3.3.1 MC尼龍6及其復(fù)合材料反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析 54
3.3.2 X射線衍射(XRD)表征分析 58
3.3.3 偏光顯微鏡(POM)觀察 59
3.3.4 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡表征復(fù)合材料斷面形貌 61
3.3.5 MC尼龍6/碳納米管復(fù)合材料的Molau實(shí)驗(yàn) 61
3.3.6 MC尼龍6/碳納米管復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶下的熔融行為 62
3.4 本章小結(jié) 64
第4章 MC尼龍6/改性碳納米管復(fù)合材料非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究 65
4.1 引言 65
4.2 MC尼龍6/改性碳納米管復(fù)合材料非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué) 66
4.2.1 MC尼龍6/改性碳納米管復(fù)合材料非等溫結(jié)晶行為 66
4.2.2 MC尼龍6/改性碳納米管復(fù)合材料非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型研究 68
4.2.3 MC尼龍6/改性碳納米管復(fù)合材料非等溫結(jié)晶活化能 74
4.3 本章小結(jié) 77
第5章 聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料的制備及性能研究 79
5.1 引言 79
5.2 聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料的制備 80
5.3 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的性能表征 80
5.3.1 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度 80
5.3.2 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的熱變形溫度 82
5.3.3 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的熔體流動(dòng)速率 83
5.3.4 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的電性能 84
5.3.5 復(fù)合材料的結(jié)晶形態(tài) 85
5.3.6 復(fù)合材料的XRD測(cè)試分析 86
5.3.7 復(fù)合材料在不同溫度下結(jié)晶后的熔融行為 87
5.3.8 復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性 89
5.4 本章小結(jié) 90
第6章 聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及碳納米管的成核效率 91
6.1 引言 91
6.2 聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料結(jié)晶動(dòng)力學(xué) 92
6.2.1 聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué) 92
6.2.2 聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué) 99
6.2.3 成核效率 104
6.2.4 非等溫結(jié)晶的結(jié)晶活化能 106
6.3 本章小結(jié) 106
第7章 等規(guī)聚丙烯非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè) 108
7.1 引言 108
7.2 理論部分 109
7.3 模擬方法 113
7.4 結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù) 115
7.4.1 非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù) 116
7.4.2 結(jié)晶活化能 119
7.4.3 球晶尺寸 119
7.4.4 晶核密度 120
7.5 本章小結(jié) 121
第8章 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)流變性能 123
8.1 引言 123
8.2 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的性能表征 124
8.2.1 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)流變性能表征 124
8.2.2 聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的松弛時(shí)間譜 131
8.3 本章小結(jié) 143
第9章 結(jié)論 144
參考文獻(xiàn) 148
索引 174
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