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层状化合物(水滑石、锂皂石和磷酸锆)的制备及其在聚合物基纳米复合材料中的应用

毛晓颖  
【摘要】:本文采用微波技术制备了水滑石(LDHs)和锂皂石,用直接氟配位法制备磷酸锆(α-ZrP)等层状无机化合物,并将其作为纳米增强填料,通过聚合物插层技术制备了聚合物基纳米复合材料。同时研究了聚合物基纳米复合材料的性能与结构。研究表明,三种纳米增强填料具有良好的增强效应,同时也提升了复合材料的综合性能。本文的主要研究内容如下: (1)用微波辐照法分别制备了镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs)和锌铝水滑石(Zn-Al-LDHs),并用十二烷基硫酸钠(SDS)和硬脂酸(SA)分别对其进行改性。以SDS改性镁铝水滑石(SDS-Mg-Al-LDHs)为增强组分通过溶液插层法制备了聚乳酸基纳米复合材料(PLA/SDS-Mg-Al-LDHs),并且测定材料的力学性能、热稳定性、降解性。结果表明:SDS-Mg-Al-LDHs用量达到3%时,PLA/SDS-Mg-Al-LDHs纳米复合材料的力学性能达到最大,同时加入SDS-Mg-Al-LDHs提高了PLA/SDS-Mg-Al-LDHs纳米复合材料的热稳定性。降解性研究表明SDS-Mg-Al-LDHs有利于提高PLA的可降解性。微观结构研究表明聚乳酸基纳米复合材料具有纳米插层结构,并具有良好的界面相容性。以Zn-Al-LDHs、SDS-Zn-Al-LDHs和SA-Zn-Al-LDHs为增强组分通过熔融插层法制备了聚氯乙烯(PVC)基复合材料,并且测定材料的力学性能。通过X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对材料进行表征和结构分析。结果表明水滑石含量达到4%时,PVC基复合材料的力学性能达到最大,同时组分的加入提高了PVC基纳米复合材料的热稳定性。 (2)以新疆日月雷膨润土为原料,利用微波辐照法制备了锂皂石,以其为纳米增强组份通过溶液插层方法制备了聚乳酸基纳米复合材料。对材料进行性能分析表明,锂皂石含量达到2%时复合材料的力学性能达到最大。同时加入锂皂石提高了PLA纳米复合材料的热稳定性。降解性研究表明锂皂石有利于提高PLA的可降解性。 (3)用改进的直接沉淀法制备α-ZrP,分别采用甲胺(MA)和十八烷基三甲基氯化铵对其进行预插层和有机改性制备有机改性磷酸锆(OZrP),以OZrP为纳米增强组分,用溶液插层法制备了聚乳酸基纳米复合材料(PLA-OZrP),并且测定材料的力学性能、热稳定性、降解性和抗菌性。结果表明:OZrP用量达到3%时,PLA/OZrP纳米复合材料的力学性能达到最大,同时加入OZrP提高了PLA纳米复合材料的热稳定性。降解性研究表明OZrP有利于提高PLA的可降解性。抗菌性研究表明OZrP有明显的抗菌性。微观结构研究表明聚乳酸基纳米复合材料具有纳米插层结构,并具有良好的界面相容性。


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