聚合物凹凸棒土纳米复合材料的制备及性能研究

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1、聚合物／凹凸棒土纳米复合材料的制备及性能研究摘要本文用小分子硅烷偶联剂KH570和单体MMA接枝聚合并辅以超声波分散对原始凹凸棒土进行处理，傅里叶红外光谱(FTIR)和x一射线光电子能谱(XPS)分析结果表明偶联剂已经接枝到凹凸棒土纳米棒晶上，而单体也被接枝聚合在凹凸棒土纳米棒晶表面。采用熔融共混法模压成型制备了聚合物／凹凸棒土纳米复合材料，并用XPS、XRD、DSC、TEM等手段研究了处理的凹凸棒土及纳米复合材料的结构与性能。1．TEM表明经超声波分散处理后凹凸棒土基本上以单个棒晶形式存在，即说明通过超

2、声波作用可以破坏棒晶之间的聚集力，从而获得均匀分散的凹凸棒土纳米棒晶。2．采用熔融共混法制备了LDPE／AIk-AT、LDPE／Alk瑚T／PⅢA、HDPE／AIk—AT／PMMA复合材料，通过XRD、TEM和DSC研究了纳米复合材料的结构及结晶动力学，并测试其力学性能，研究发现：(1)LDPE／Alk—AT纳米复合材料在A1k—AT含量为8wt％时，拉伸强度达到最大值，冲击强度呈下降趋势，烷基化凹凸棒土层链状结构及材料中凝胶含量的增加对聚乙烯大分子链段的限制作用与烷基化凹凸棒土的成核作用相比占主导地位。

3、LDPE／A1k-AT／PMMA纳米复合材料在W(AT)／W(胁A)=5时，综合力学性能达最佳。接枝凹凸棒±对聚乙烯的结晶起到一定的异相成核作用。(2)HDPE／AIk—AT／PM№纳米复合材料在W(AT)／W(MMA)=5时，综合力学性能达最佳。用Jeziorny、Ozawa和莫志深法对复合材料的非等温结晶行为进行处理。结果表明，7eziorny处理非等温结晶过程比较理想，Ozawa能很好地描述HDPE的非等温结晶过程，但不能完全描述HDPE／AIk—AT／PMMA纳米复合材料的非等温结晶行为。3．采用

4、熔融共混法制备了PP／Alk—AT、PP／AIk—AT／PMMA、复合材料，通过XRD、TEM和DSC研究了纳米复合材料的结构及结晶动力学，并测试其力学性能f】／研究发现：L(1)PP／Alk—AT复合材料在A1k-AT含量为lOwt％、2wt％时，拉伸强度与冲击强度分别达到最大值。Seziorny和莫志深法处理非等温结晶过程比较理想。Avrami指数n表明PP／AIk—AT复合材料与PP结晶过程相似，都属于异相成核和球晶三维生长。(2)PP／Alk—AT／PMMA复合材料的等温结晶动力学表明在等温结晶过

5、程中PP／Alk—AT／PB删A的半结晶时间比PP短，接枝凹凸棒土的存在降低了成核界面自由能，促进了PP结晶的异相成核。j^卢一一4．采用熔融共混法制备了PVC／Alk—AT。／PMMA复合材料，通过XRD、TEM和DSC研究了纳米复合材料的结构及玻璃化转变，并测试其力学性能。结果表明，在w(AT)／W(MMA)25时复合材料综合力学性能达最佳，接枝凹凸棒土对体系的玻璃化温度有一定的影响，TEM测试表明凹凸棒土在体系中均匀分散，已经形成纳米复合材料。关键词：凹凸棒土，纳米复合材料，熔融共混，聚乙烯，聚丙烯

6、，聚氯乙烯，等温结晶动力学，非等温结晶动力学，玻璃化转变StudyonPreparationandPropertiesofPolymer／AttapulgiteNanocompositesAbstraetInthethesis．theattapulgitewastreatedwithsmallmoleculesilanecouplingagentKH570andmonomerMMAviaultrasonicvibration．FourierTransfornlInfrared(FTIR)andX-rayP

7、hotoelectronSpectronscopy(XPS)analysisindicatedthatthecouplingagenthadbeengraftedtothesurfaceoftherod．1ikecrystalandthemonomerhadbeenpolymerizationontotherod—likecrystalthroughfree-radicalpolymerization．Nanocompositesbasedonpolymerandtreatedattapulgitewer

8、epreparedbymeltblending，structureandpropertiesofthemwerecharacterizedbyX—rayDiffractionfXRD)，DifferentScanningCalorimetry(DSC)andTransmissionElectronMicroscopy(TEM)．1．TEManalysisindicatedthattheattapulgitehadbeendis