收藏本站
收藏 | 论文排版

木材/蒙脱土纳米插层复合材料的制备

吕文华  
【摘要】:聚合物/蒙脱土(MMT)纳米插层材料,是目前研究最多、最引人注目的复合材料。我国的蒙脱土矿藏资源十分丰富,独特的结构,适宜的离子交换容量,优良的力学性能及低廉的价格,使得蒙脱土成为制备新型高性能纳米插层复合材料的最重要的一类无机物。应用纳米插层复合技术,使蒙脱土以纳米尺寸对木材进行改良或改性是木材科学领域的前沿课题,属国际上的创新思考和实践,具有重大的理论意义和实用价值。本论文首次提出了木材/蒙脱土纳米插层复合的技术路线;对蒙脱土进行了全面系统的钠化改型、有机改性研究,成功制备了有机蒙脱土;首次制备了水溶性酚醛树脂(PF)/蒙脱土纳米复合材料,并确定了最佳工艺;首次以水溶性PF为中间介质,制备了木材/蒙脱土纳米插层复合材料(WMNC)。本论文的探索性研究,为木材改性提出了新的思路,为木材/无机复合材料的研究开拓了新的途径。 本研究利用具有层状晶体结构的蒙脱土的水膨润性、层间阳离子的可交换性,在对蒙脱土进行钠化改型、有机改性的基础上,借助水溶性PF,通过真空浸渍等处理,使蒙脱土与木材在纳米尺度分子水平上复合,制备了(WMNC)。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重-差热分析仪(TG-DTA)等分析手段得到以下主要结论: (1) 钠化土层间距增大,结晶度变差,活性和胶体性能增强。经钠化改型后,该蒙脱土的膨胀容、膨润值和阳离子交换容量(CEC)等各项指标均比原矿有较大幅度提高。钠化的最佳工艺条件为:原土分散浓度15%、碳酸钠加入量4%、反应温度60℃、反应时间1h。 (2) 蒙脱土的有机化改性对蒙脱土纳米复合材料的制备有着重要影响。蒙脱土有机改性后,层间距显著扩大,部分片层被完全剥离自由分散,由亲水性变为疏水性,热稳定性明显提高。蒙脱土有机化的最佳工艺条件为;C18改性剂、粒度200目、陈化24h、蒙脱土分散浓度5%、改性剂浓度0.3mol/L、介质酸碱度pH值为4、硫酸作质子剂、改性剂过量50%、反应温度80℃、反应时间1.5-2h、真空干燥、干燥温度<120℃、烘干至含水率(1%~3%)。主要影响因子的作用顺序为:改性剂用量在>蒙脱土分散浓度>反应时间>介质pH值>反应温度。 中文摘要 (3)有机蒙脱土与水溶性酚醛树脂有良好相容性,易得到部分插层部分剥离型的酚 醛树脂/蒙脱土纳米插层复合体(PMNC),PMNC的热性能较PF有明显改善,PMNc 中的蒙脱土与酚醛树脂分子间可能通过氧原子发生了较强连接。苯酚、甲醛、 有机蒙脱土一步复合的一步法,影响因子多,反应复杂,研究难度大。水溶性 酚醛树脂合成后再与蒙脱土复合即两步法,蒙脱土被扩层、剥离的效果更好。 PMNC纳米插层复合的最佳工艺:CIS有机改性蒙脱土、酚醛树脂合成配比(F/P 摩尔比)为1.5、5%的蒙脱土、直接加热固化、低温长时间固化。 (4)以水溶性酚醛树脂(PF)为复合中间介质制备的木材/蒙脱土纳米插层复合材料 (W MNC),蒙脱土主要是填充于细胞腔等大孔隙、附着于细胞壁表面以及插入细 胞壁的纹孔腔中,部分剥离片层进入到木材细胞壁的无定形区。wMNC中木材 的结晶度降低。具有很大径厚比的二维蒙脱土纳米片层,对木材纳米空隙的插 入或填充有很大的取向性或选择性。wMNC的缔合轻基、醚键增多,蒙脱土与 木材之间可能发生了氢键作用或其它化学结合。 WMNC的热性能在大于450℃高 温区明显提高。采用室温、高真空浸渍处理工艺,水溶性酚醛树脂是较好的中 间介质,蒙脱土在处理液中的分散浓度以边材3%、心材5%较佳,抽提处理、 少量水分可明显改善杉木心材渗透性。 在较低蒙脱土质量分数下,杉木/蒙脱土纳米插层复合材(wMNC)的吸湿性、吸 水性、尺寸稳定性、抗水流失性、顺纹抗压强度、耐磨性、氧指数等性能均较 酚醛树脂浸渍木有一定提高。由于单纯酚醛树脂浸渍处理对杉木性能的改善作 用已较显著,而且蒙脱土在WMNC复合材中的质量分数太小(3%),WMNC的纳 米复合效应并不显著。但木材/蒙脱土纳米复合材料的性能存在很大的发展潜 力和开发前景,值得进一步深入研究。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前14条
1 齐英科;栗琰;张乾;张玉德;;蒙脱土/镁铝水滑石复合材料对甲基橙阴离子染料的吸附性能[J];河南化工;2022年04期
2 刘羽熙;陈文心;王佳乐;荆祥海;仝新;贺雨生;;环氧树脂/蒙脱土复合材料的性质研究[J];当代化工研究;2022年08期
3 陈刚;朱鸣;何文俊;陈耀伟;李晓燕;;功能化蒙脱土和相容剂对聚乙烯膜回收料结构和性能的影响[J];塑料工业;2020年10期
4 蒲适;;蒙脱土对铜离子的吸附缓释性能研究[J];化工时刊;2019年01期
5 彭琪琪;;蒙脱土的研究与应用综述[J];西部皮革;2019年15期
6 张延琪;胡金鹏;;掺铝蒙脱土对邻苯二甲酸二丁酯的吸附性能研究[J];宿州学院学报;2018年02期
7 梁亚琴;张淑萍;李慧;毛晓明;李燕;周立华;杨文卓;;改性蒙脱土去除水中重金属离子研究新进展[J];化工进展;2018年08期
8 段丽丽;栾永超;;改性蒙脱土处理含铜废水的研究[J];电镀与环保;2018年04期
9 陈铧耀;张杰明;周红军;周新华;徐华;;十二烷基苯磺酸钠改性蒙脱土的毒死蜱吸附性能研究[J];广东化工;2018年13期
10 杨娟;;蒙脱土的改性及其在聚氨酯中的应用研究进展[J];广州化工;2018年18期
11 林水东;卢晓春;温德才;姜秀榕;林颖萍;;蒙脱土含量对PP/PP-g-MMA/MMT复合材料性能影响的研究[J];广东化工;2018年17期
12 马宏瑞;郭颖艳;;多孔锆改性蒙脱土的制备及吸铬性能研究[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2016年01期
13 卢焕青;丁海燕;范萍;陈枫;钟明强;;蒙脱土复合阻燃剂改性酚醛泡沫的制备和性能研究[J];科技通报;2016年01期
14 田琴;秦舒浩;杨明;尹晓刚;吴伟;何文涛;徐国敏;;硅烷偶联剂对超细蒙脱土的表面改性[J];塑料;2015年06期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 刘忠文;;改性蒙脱土用于合成精细化学品的酸催化行为[A];第十一届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2018年
2 马栋林;郭静威;李建;李汉峰;冯辉霞;;甲苯-2,4-二异氰酸酯对蒙脱土的表面修饰研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
3 滕超;王晓亮;薛奇;;丝素蛋白与蒙脱土复合体系的流变学表征[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
4 李力;章明秋;容敏智;阮文红;;层状蒙脱土/聚丙烯纳米复合自增强材料[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
5 张猛;谢友利;周永红;;蓖麻油酸钠改性蒙脱土的制备及其表征[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
6 戴志宏;刘剑锋;;改性蒙脱土阻燃料的研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
7 王建华;田春蓉;顾远;周秋明;梁书恩;;蒙脱土改性聚氨酯弹性体的制备[A];纳米材料与技术应用进展——第四届全国纳米材料会议论文集[C];2005年
8 陈美;张北龙;曾综强;周慧玲;;蒙脱土/天然胶乳胶膜的超微结构[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年
9 赵广杰;吕文华;;木材/层状蒙脱土纳米插层复合材料的制备[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
10 高剑新;翟纯;陆婉珍;;~(27)AL-NMR法研究羟基配位铝溶液[A];第四届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1986年
11 黄李江;杨建文;廖焕妍;罗浩;;季铵盐类光产碱剂插层蒙脱土及光聚合引发体系研究[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题A:高分子化学(1)[C];2017年
12 叶春雪;杨荣杰;仪德启;;聚磷酸铵/钙基蒙脱土纳米复合物的结构与性质[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
13 于迎春;杨大志;施用晞;杨俊佼;;蒙脱土模板法合成纳米铜棒[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
14 陈晓蕾;张厉;吴涛;孙德军;;改性蒙脱土对丁铵黑药吸附性能的研究[A];中国化学会第十六届胶体与界面化学会议论文摘要集——第一分会:两亲分子有序组合体[C];2017年
15 蔡荣欣;张志勇;;聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料合成和性能[A];中国聚氨酯工业协会第十一次年会论文集[C];2002年
16 谭绍早;张力玲;谢瑜珊;施庆珊;欧阳友生;陈仪本;;季鏻盐改性蒙脱土的制备及抗菌活性[A];第六届中国抗菌产业发展大会论文集[C];2008年
17 莫尊理;张平;陈红;左丹丹;;超声波技术有机改性蒙脱土[A];甘肃省化学会第二十四届年会论文集[C];2005年
18 胡慧萍;兰可;胡红英;陈启元;;球磨作用下有机改性蒙脱土的结构与性质变化研究[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年
19 樊哲;孙海港;张敬春;李璐;孙德军;;季铵盐表面改性的蒙脱土在烷烃中的分散[A];中国化学会第十六届胶体与界面化学会议论文摘要集——第一分会:两亲分子有序组合体[C];2017年
20 刘萌戈;宋青;周持兴;;浇涛尼龙/低含量蒙脱土复合材料的制备与表征[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 姜卸宏;微化蒙脱土悬浮液的制备及其处理材性能和表征[D];北京林业大学;2011年
2 张颖;蒙脱土的改性及其在汽油脱硫和光催化中的应用[D];华东理工大学;2011年
3 吕文华;木材/蒙脱土纳米插层复合材料的制备[D];北京林业大学;2004年
4 王朋;蒙脱土上多环芳烃的降解及环境持久性自由基的生成机制[D];昆明理工大学;2019年
5 李玉峰;聚苯胺/蒙脱土复合防腐蚀涂层的制备及性能研究[D];西北师范大学;2005年
6 胡正文;蒙脱土有机化及其插层质子交换膜的研究[D];大连理工大学;2013年
7 于呈呈;聚合物/蒙脱土纳米复合抗磨剂合成及其润滑效应研究[D];中国石油大学(北京);2019年
8 黄春;黏土矿物抑制性和黏土胶体的热稳定性研究[D];山东大学;2003年
9 田琴;超临界条件下蒙脱土颗粒微观形态的调控及其对PBS、PP性能的影响[D];昆明理工大学;2015年
10 邬建敏;蛋白质与酶在固相表面的吸附行为对其生物活性及稳定性影响的研究[D];浙江大学;2006年
11 陈琼;黏土吸附结合水动力学模型及机理研究[D];中国地质大学;2013年
12 张宝庆;应用可控活性自由基聚合方法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料[D];中国科学技术大学;2006年
13 高(钅监)明;特种橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的结构与性能研究[D];青岛大学;2008年
14 王继虎;不同维数纳米粘土增强天然橡胶的结构与性能研究[D];东华大学;2014年
15 蒋维;稀土有机配合物—蒙脱土超分子复合发光材料的插层组装、表征和性质研究[D];兰州大学;2006年
16 DAO MINH HUAN;膨润土缓冲回填材料干裂特性及缩裂机制研究[D];中国地质大学;2019年
17 李璐;有机改性蒙脱土在非极性介质中的分散及其稳定的Pickering乳液[D];山东大学;2013年
18 王文涛;天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究[D];华南理工大学;2010年
19 张琳;稀土发光纳米片材料的制备及性能研究[D];华东师范大学;2014年
20 郭宁;蒙脱土/环氧树脂纳米复合材料结构形态与介电性能机理研究[D];哈尔滨理工大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 王野;蒙脱土基复合发泡剂的制备及其应用[D];贵州师范大学;2017年
2 孙一瑞;含钛蒙脱土制备及其在模拟废水处理中的应用[D];沈阳化工大学;2017年
3 郑阳;纳米蒙脱土原位共聚改性对苯二甲酸乙二醇酯[D];东华大学;2012年
4 曹仲林;造纸黑液—蒙脱土复合物及其橡胶基复合材料的制备与工业化应用研究[D];湖南师范大学;2012年
5 张永利;改性蒙脱土/海藻酸盐缓释农药新制剂的制备及性能研究[D];海南大学;2015年
6 安琪;羧酸稀土铕、铽配合物插层蒙脱土发光材料的制备及性能研究[D];福建师范大学;2015年
7 王欢;蒙脱土有机化改性及其对纸张阻隔性的影响研究[D];南京林业大学;2015年
8 张亚莉;蒙脱土的改性及其在环境修复方面的应用[D];陕西科技大学;2014年
9 赵起;改性蒙脱土的制备及催化长链酸酯化性能的研究[D];江南大学;2015年
10 李文杰;铝基原位柱撑蒙脱土的制备及其负载催化剂的研究[D];吉林大学;2014年
11 何飞;无机柱撑蒙脱土的制备与表征及其除磷性能研究[D];暨南大学;2013年
12 张晓亮;蒙脱土/聚合物纳米复合材料的制备及性能研究[D];安徽大学;2013年
13 柯友明;蒙脱土/含氟聚合物水性涂料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2010年
14 宋占波;H~+-蒙脱土催化非均相Pictet-Spengler反应的研究[D];东北林业大学;2010年
15 袁道升;改性蒙脱土及其对聚乙烯稳定性的影响研究[D];广西大学;2008年
16 张洁;改性蒙脱土吸附脱硫性能研究[D];天津大学;2008年
17 陈丹;聚合物修饰蒙脱土及其聚合物基复合材料的制备、表征与性能研究[D];湖南师范大学;2009年
18 陈如意;反应型有机修饰蒙脱土/聚合物纳米复合材料的制备、结构及性能研究[D];湖南师范大学;2008年
19 齐灵燕;稀土复合锆柱撑蒙脱土及其负载催化剂的制备和构—效关系研究[D];浙江大学;2008年
20 张葵花;有机阳离子改性蒙脱土的制备及抗菌活性研究[D];华侨大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 邱美辉;福建一批化工成果获扶持资金[N];中国化工报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978