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《广东工业大学》 2003年
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二次插层蒙脱土/聚苯乙烯纳米复合材料的制备与性能研究

张向萍  
【摘要】: 本文用长链季铵盐对蒙脱土进行有机改性,制得了层间距被扩大的有机蒙脱土。在此基础上,根据有机蒙脱土片层中的铵离子具有可反应性,对有机化的蒙脱土进行二次插层,使其与带有双键的丙烯酸或马来酸酐反应,得到二次插层物。这样不但使蒙脱土片层间距进一步扩大,而且将双键引入蒙脱土片层中,使之变成可参与聚合的物质。通过XRD、红外光谱及热失重分析,结果表明,不仅长链季铵盐置换了蒙脱土片层中的无机阳离子,而且丙烯酸和马来酸酐都能与蒙脱土片层中的铵离子进行反应。 用乳液聚合法分别制备了有机蒙脱土/聚苯乙烯和二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料。对两种复合材料在微观结构及耐热性能等方面进行了测试比较。结果表明,二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料中,蒙脱土的层间距比有机蒙脱土/聚苯乙烯插层复合材料的大,前者的玻璃化转变温度已变得不明显,而后者比纯聚苯乙烯提高6℃。耐热性能方面,前者比后者较之纯聚苯乙烯提高的多。电镜结果表明,二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料是剥离型复合材料,而有机蒙脱土/聚苯乙烯插层复合材料中蒙脱土片层的分散没有前者好。力学性能测试表明,二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料的冲击强度和拉伸强度比纯聚苯乙烯有明显提高。 用熔融插层法分别制备了有机蒙脱土/聚苯乙烯和二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料。研究了蒙脱土的含量对两种材料的力学性能的影响。结果表明,在蒙脱土含量为4%时二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料的冲击强度比纯聚苯乙烯稍有提高,而有机蒙脱土/聚苯乙烯插层复合材料则下降。但蒙脱土的加入对其它性能如拉伸强度、硬度都产生了良好的效果,且二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料效果更好。 对比乳液聚合和熔融插层制得的二次插层物/聚苯乙烯插层复合材料的冲击强度和拉伸强度,结果表明乳液聚合制备的材料性能更好,说明二次插层物在熔融插层方法中并不能发挥其能够与聚合物以共价键结合的优势,而是像有机蒙脱土以非键合力与聚合物结合。
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