蒙脱土表面改性及聚苯乙烯蒙脱土纳米复合材料的制备和表征

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1、摘要由于聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料具有比传统复合材料高的模量、优异的力学性能和热性能、良好的气体阻隔和阻燃性能、优异的生物降解性和较高的热变形温度，因而自上世纪80年代末90年代初日本丰田研究所首次报道制备了尼龙一6／蒙脱土纳米复合材料以来，聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料已引起人们的广泛关注。插层原位聚合法是制备聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料的一种新方法，也是当前材料科学领域的研究热点。在利用插层原位聚合制备聚合物层状硅酸盐纳米复合材料过程中，为了保证层状硅酸片层和聚合物基体良好的相容性，对硅酸盐片层表面进行改性是十分必要的。蒙脱土是制备聚合物层状硅酸盐复合材料中常用的硅酸盐，它是一种2：

2、l型的层状硅酸盐，由带有负电荷的硅酸片层和层间吸附的、维持电荷中性Mg外、Na+和ca”以及水分子组成。这种晶层问的阳离子在一定条件下可与有机或无机阳离子交换，使层间距发生变化，通常使用的表面改性剂是烷基铵盐等阳离子。本文以天然蒙脱土为原料，用cPc、SDS作为有机插层剂对蒙脱土进行了改性处理，优化了改性工艺(改性时涮、反应温度、反应介质等)；在优化的工艺条件下，采用不同的插层剂对蒙脱土进行了一次插层改性和二次插层改性，制得了多种改性蒙脱土，并通过x一射线衍射(XRD)、红外分析(FT—IR)和热重分析(TG)对插层效果做了比较，得到了一些有益的结论，提出了阴离子表面活性剂改性蒙脱土的反应机理

3、。论文中还利用改性效果较好的改性土通过原位悬浮聚合接枝法和悬浮聚合法制备了聚苯乙烯／蒙脱土纳米复合材料，利用xRD分析了复合材料的微相结构，热失重(TG)分析了复合材料热分解温度的变化。结果表明，蒙脱土片层以纳米水平均匀分散在聚合物基体中，并且两相问形成了强的相互作用，因而其热稳定性得到增强。最后，将上述方法应用于本地资源一一甘肃平凉蒙脱土，制备得到了复合材料。关键词：蒙脱土；聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料；聚苯乙烯；悬浮聚合蒙脱土的表面改性及聚苯乙烯，蒙脱土纳米复合材料的制备和表征AbstractComparedwithVirginpoIymerorconventionalmicro—and

4、macro-composites，polymer—layeredsilicatenanocomposites(PLSN)materialshavehi曲moduli，superiormechanicaIandthermalproperties，decreasedgaspermeab“ityandnammability'increasedbiodegradabilityofbiodegradablepolymersandheatdistortiontemperatures．Soithascontinuouslyattractedintensiveandextensiveinterestssinc

5、eToyotaresearchersfirstpublishedtheirworkonnylon6-clayhybridmateriaIsinthelate80sandearly90s．Aneffectiveapproachforpreparingpolymerlayeredsilicatenanocomposites(PLSN)isin—situpolymerizations．Toensuregoodcompatibilitybetweenpolymerandinorganicphase(silicate)somemodi矗cationisnecessaryintheprocessofpre

6、paringPLSN．TopreparingPLSN，montmorillonitehasbeenusedincommonwhichbelongstosmectitegroupofclayminerals，whichhasa2：】typeofJayerstructure．ItjscomprisedofnegatiVelychargedsilicasheetsheldtogetherbycharge—balancingcounterionssuchasM92+，Na+，andCa2+．Besidestheinterlayercations，theinterlayerspaceofsmectite

7、groupofclayminera】scontainslargeamounlsofwatermolecu】es．Asaresult，Variousorganiccationscanbeinsertedintotheinterlayergalleriesbyanionexchangeprocess，forminganinorganicclay—organicmontmorillonite．Thefo