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尼龙11(PA11)与其它聚酰胺类材料相比,具有良好的弹性记忆效果,耐油性强,低吸水率,耐低温,耐应力开裂性能好,容易加工等优点,它是以蓖麻油为原料制备出的一种具备许多优良性能的工程塑料,被普遍地用在汽车制造、管道运输、飞机及国防等行业。但是随着社会的发展和科学技术的进步,高性能化的多功能材料已成为社会发展的必然趋势,单一形态的PA11材料已远远不能满足社会市场的需求。所以本课题以十一氨基十一酸和SiC为主要原料,利用原位聚合法合成了PA11/SiC复合材料。 当前对尼龙的改性国内外学者研究颇多,参阅文献时发现,关于PA11的改性研究国外主要集中于研究晶体结构、晶形转变和压电特性上,并且国内在以上这些方面也进行了许多的研究。但是对PA11的改性研究大多只停留在实验层面上或则采用Materials Studio对其增韧增塑及分子动力学机理进行研究。由于Gaussian09对于周期性的分子研究具有较好的功能,因此本论文首次采用Gaussian09量子化学模拟软件采用密度泛函理论对SiC及偶联剂对SiC的改性机理和PA11/SiC复合材料的红外光谱进行理论计算。本课题的研究成果如下: 1.由于SiC分子本身表现为疏水性,不能直接与PA11发生化学反应,因此采用硅烷偶联剂KH550对SiC分子进行改性,使SiC分子表面表现出硅烷偶联剂的特性;采用原位聚合法制备PA11/SiC复合材料能使SiC均匀地分散在PA11基体中,并且能与PA11产生较强的键合作用;SiC的加入有助于提高PA11复合材料的力学性能及阻隔性能; 2.利用毛细管流变仪对PA11/SiC复合材料的流变性能进行研究。研究表明PA11及PA11/SiC复合材料熔体均出现了切力变稀的特点,并且都具有假塑性流体的性质,并且随着SiC含量的增加复合材料的非牛顿指数n反而随之减小;在相同温度和剪切速率下,复合材料的表观粘度随着SiC组分含量的增多先升高后降低。PA11/SiC复合材料的粘流变活化能随着剪切应力的加大而降低,且均低于PA11。表明在一定的剪切应力下,PA11/SiC复合材料的加工、成型可在较宽的温度范围内进行; 3.采用密度泛函理论在Gaussian09量子化学模拟软件下的计算发现,SiC分子的几何构型是以C原子为中心而构成的正四面体;并探讨了硅烷偶联剂KH550改性SiC的机理并进行了理论计算,表明KH550是通过偶联剂水解产生的Si-OH与SiC表面吸附水产生的-OH缩合而使SiC表面表现出硅烷偶联剂KH550的特性;通过密度泛函理论对PA11/SiC复合材料的红外光谱图进行了计算,结果表明使用Gaussian09的密度泛函理论计算的红外光谱图与实验结果一致。