聚丙烯/蒙脱土复合材料研究进展

综述了以下两个方面的内容:1)蒙脱土对聚丙烯力学性能、热降解性能、热氧化性能、气体阻隔性能的影响;2)相容剂、温度、体系粘度、有机改性剂,蒙脱土的含量对蒙脱土在聚丙烯中分散状态的影响.最后本文对聚丙烯/蒙脱土复合材料的研究及应用前景进行了展望.     

聚丙烯/蒙脱土复合材料的热氧老化性能

用3种蒙脱土(原土、OMMT1、OMMT2)与聚丙烯分别熔融插层复合.经X射线衍射(XRD)分析表明,3种蒙脱土均与聚丙烯成功插层复合,制备出聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料.重点研究聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的热氧老化性能.结果表明,在聚丙烯材料中,添加少量蒙脱土不但可以提高材料的力学性能,而且明显改善材料的抗热氧老化性能.对3种PP/MMT复合材料热氧老化样品进行傅立叶红外(FTIR)分析和表面形貌观察,发现蒙脱土片层在聚丙烯中插层复合越充分(乃至剥离),其抗热氧老化效果就越明显.     

聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料的流变行为

以聚丙烯固相接枝共聚物为界面改性剂制备了聚丙烯／有机蒙脱土纳米复合材料．用透射电镜表征了纳米复合材料的结构,研究了接枝物对纳米复合材料动态流变行为的影响,以及流变行为与温度的关系．结果表明：与纯聚丙烯相比,纳米复合材料具有较高的动态弹性模量、损耗模量和复合粘度,力学损耗因子则降低,纳米复合材料的复合粘度对温度的敏感性略高于聚丙烯;界面改性剂的加入增强了有机蒙脱土与聚丙烯的界面作用,与聚丙烯相比,纳米复合材料的流动活化能提高约15％,结晶峰温度提高10K左右．     

阴离子开环原位聚合法制备尼龙6/蒙脱土混杂复合材料

研究了己内酰胺在氢氧化钠催化剂和异氰酸酯助催化剂的存在下,采用季铵盐改性的蒙脱土由阴离子开环原位聚合法制备尼龙6/蒙脱土混杂复合材料的工艺,并讨论了各种反应条件的影响。XRD测试结果表明,混杂材料中改性蒙脱土的晶层间距进一步扩大,而未改性蒙脱土熔融反应产物中蒙脱土晶层几乎没有变化,说明混杂材料中单体已嵌入蒙脱土层间形成聚合物,并达到纳米水平的分散。混杂材料的TEM观察也支持这个结论。粘度测定结果指出,随改性蒙脱土含量增加,混杂材料分子量略有下降,但仍然具有4.0以上的高相对粘度。     

蒙脱土对环氧树脂微观结构及性能影响研究

以环氧树脂E53为研究对象,采用预剥离法制备出环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料,并结合XRD、SEM及DMA等实验方法研究蒙脱土分散状态对环氧树脂的微观结构和性能影响.结果表明:在环氧树脂E53固化前,对蒙脱土进行预剥离处理有利于制备出剥离型环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料;蒙脱土的加入,使环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的Tg比环氧树脂的升高5℃⁸℃,其储能模量及刚性随之增加;较低的β转变温度使其具有最好的低温韧性.对于剥离型环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料,其均匀分散的无机纳米片层能有效地阻止裂纹的扩展,对材料起到了增强增韧效果.     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能表征

以4,4′-二氨基二苯基甲烷(DDM)为固化剂,通过插层法制备了环氧树脂/有机蒙脱土纳米复合材料。根据样品在丙酮中的溶胀度,确定了纳米复合材料的最佳制备条件,在此条件下,制备了一系列蒙脱土含量不同的纳米复合材料。用X射线衍射(XRD)表征了蒙脱土在基体中的分散状态,测定了纳米复合材料的氧气透过系数,并研究了纳米复合材料的动态力学性能。结果表明:当蒙脱土的含量较低时,可以形成剥离型纳米复合材料;环氧树脂与蒙脱土复合后,阻隔性能大幅提高;蒙脱土的加入使纳米复合材料的储能模量和玻璃化转变温度明显提高。     

膨胀阻燃聚丙烯复合材料的制备及其性能研究

为了进一步提高聚丙烯材料的阻燃性能,将一种新型大分子三嗪氰系成炭剂与包裹聚磷酸铵复配,通过熔融共混法制备膨胀阻燃聚丙烯复合材料,并研究了有机改性蒙脱土对此阻燃体系的热稳定性以及阻燃性能的影响。适当加入有机改性蒙脱土有利于提高材料的阻燃性能和热性能。在保持添加剂总质量分数25%不变的情况下,添加2%有机改性蒙脱土时,阻燃聚丙烯材料的极限氧指数上升到31.5,相比未添加样品,材料的阻燃性能有了明显的提高,但过量的有机改性蒙脱土反而会降低材料的阻燃性能。耐水性实验结果表明,此种膨胀阻燃聚丙烯复合材料具有优良的耐水性能。     

纳米蒙脱土/PAE/PLA复合材料制备及性能研究

聚乳酸(PLA)材料极易脆性断裂,为了提高其韧性,采用片状纳米级蒙脱土颗粒与医用级聚酰胺弹性体(PAE)对PLA进行共混改性。测试并分析了不同混合比例条件下复合材料的力学性能,并通过SEM、DSC对材料的性能进行表征。结果表明：所得到的三元复合材料具有优良的力学性能,其中当纳米蒙脱土含量为2.5%、PAE含量为10%、PLA含量为87.5%时,材料的韧性更好,综合力学性能最佳。纳米蒙脱土及PAE的含量对体系的分散形态均有影响：当纳米蒙脱土含量为2.5%时,其在聚合物中能够均匀分散,含量继续增加时易出现团聚现象;当纳米蒙脱土含量为2.5%、PAE含量为20%时,相与相之间界面较为模糊,形成了一定厚度的界面过渡层。纳米蒙脱土被引入聚合物体系后起到成核作用,提高了PLA的结晶度,从而有利于复合材料力学性能的提高。     

聚丙烯酸/蒙脱土高吸水性复合材料的制备及其性能

利用高温快速反应法制备聚丙烯酸/蒙脱土高吸水性复合材料,研究反应温度及蒙脱土质量分数对聚丙烯酸/蒙脱土高吸水性复合材料吸水率的影响,所得复合材料吸水率为511 mL/g.并对其保水性能研究.结果表明,聚丙烯酸/蒙脱土高吸水性复合材料在高温条件下具有优异的保水性能.     

硫化剂对HNBR/OMMT纳米复合材料性能的影响

为研究不同硫化剂对纳米复合材料性能的影响,选取硫磺和过氧化物双-2.5两种硫化体系,采用有机化蒙脱土(OMMT)作为氢化丁腈橡胶(HNBR)的补强剂,利用熔体插层法制备HNBR/OMMT纳米复合材料。应用X射线衍射和透射电子显微镜表征复合材料的微观结构,并分析了复合材料的力学性能和耐介质性能。结果表明:有机化蒙脱土在橡胶基体中达到了纳米级分散,硫磺硫化的复合材料的力学性能优于过氧化物硫化的复合材料的力学性能,而过氧化物硫化的复合材料具有优异的耐介质性。     

有机插层剂对纳米复合材料介电性能的影响

采用熔融共混的方法分别制备了经两种有机插层剂(十八烷基季铵盐和双十八烷基苄基季铵盐)处理的交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料.不同插层剂处理的XLPE/OMMT纳米复合材料,介电谱表现出明显不同的特征:添加十八烷基季铵盐处理的蒙脱土,损耗峰为单峰;而添加双十八烷基苄基季铵盐处理的蒙脱土,损耗峰出现双峰.这与不同插层剂对蒙脱土在聚合物中的分散和插层效果有关.     

PET/蒙脱土纳米共混体系的结构与可纺性研究

采用熔融插层法制备了聚对苯二甲酸乙二酯（PET）／蒙脱土（MMT）纳米复合材料，用广角X-射线衍射（WAXD）、透射电镜（TEM）等方法对其结构和形态进行了研究，并对PFT／蒙脱土纳米共混体系的可纺性、纺丝条件等进行了讨论。结果表明，通过提高共混的剪切效果和引入离子间相互作用可以有效地促进蒙脱土在PET基体中的插层和分散，制备出部分剥离的PFT／蒙脱土纳米复合材料，该材料具有良好的可纺性。     

聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料等温结晶行为

用光学解偏振法研究了聚丙烯及聚丙烯／马来酸酐接枝聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料的等温结晶动力学，结果表明，马来酸酐接枝聚丙烯及蒙脱土均对聚丙烯的结晶有促进作用，但后者对聚丙烯结晶的影响，既能充当成核剂，也会阻碍分子链的运动；当马来酸酐接枝物聚丙烯质量分数为13％，蒙脱土质量分数为5％时结晶速率最快。这与用偏光显微镜测定蒙脱土对晶体的径向生长速率的影响一致。     

插层聚合线性酚醛树脂/有机改性蒙脱土纳米复合材料的研究

采用插层聚合方法制备了线性酚醛树脂/有机改性蒙脱土纳米复合材料,研究了不同的搅拌时间和配比对有机改性蒙脱土分散效果的影响,并用X射线小角衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测得其微观结构。热重分析(TG)测试表明,其构成的纳米复合材料比纯线性酚醛树脂具有更好的耐热性能。     

环氧树脂／蒙脱土纳米复合材料的制备方法

着重介绍了以热固性树脂———环氧树脂作为聚合物基体的环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备方法 ,分别介绍了不同固化体系的制备情况 ,如胺类固化剂 ,低分子量聚酰胺及酸酐固化剂等。     

聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的结构与力学性能

选用钠基蒙脱土和2种烷基季铵盐(十八烷基季铵盐和双十八烷基季铵盐)改性的蒙脱土，采用熔融共混的方法制备聚氯乙烯／蒙脱土纳米复合材料，并通过广角X射线衍射和透射电镜对复合材料的结构进行了表征．研究了蒙脱土种类和用量对复合材料力学性能的影响．结果表明，3种复合材料均具有插层型结构，钠基蒙脱土用量在ω＝0．5％-7．0％，有机蒙脱土用量在20＝0．5％-3．0％时，复合材料的综合力学性能均有明显提高；有机蒙脱土用量ω＞5．0％以后，材料的力学性能降低，热稳定性变差．     

聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的非等温结晶研究

采用熔融插层法制备了聚丙烯／马来酸酐接枝聚丙烯／蒙脱土（PP／PP－MA／MMT）纳米复合材料，并用差示扫描量热法（DSC）对体系的非等温结晶动力学进行了研究。结果表明，蒙脱土和马来酸酐接枝聚丙烯的加入能够明显促进聚丙烯的结晶，提高聚丙烯的结晶温度及结晶速率，起到了异相成核的作用。     

尼龙6/蒙脱土纳米复合材料在不同温度下的拉伸性能

采用熔融共混方法制备质量分数为4%的蒙脱土尼龙6/蒙脱土纳米复合材料.X射线衍射和透射电子显微镜研究表明:蒙脱土均匀分散在尼龙6基体中,形成具有剥离结构的纳米复合材料;在室温～200℃,当相同的温度和拉伸比拉伸时,尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的结晶度均低于尼龙6,蒙脱土在此温度范围内对尼龙6均具有增强作用,这是由于蒙脱土和尼龙6分子间的相互作用限制了尼龙6分子链的运动,使尼龙6不易拉伸所致.     

超临界二氧化碳中原位分散聚合制备PSAN/OMMT纳米复合材料

采用原子转移自由基聚合（ATRP）合成了结构可控、分子量分布窄的含氟嵌段共聚物聚（苯乙烯-无规-丙烯腈）-嵌段-聚甲基丙烯酸全氟辛基乙酯（PSAN-b-PFOMA）。并以此共聚物为稳定剂,在超临界二氧化碳（ScCO2）介质中采用原位分散聚合制备了聚苯乙烯-丙烯腈/蒙脱土（PSAN/OMMT）纳米复合材料,并采用小角X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、透射电镜（TEM）和热失重分析（TGA）对产物的结构和热性能进行了表征。结果表明：与PSAN相比,PSAN/OMMT纳米复合材料的耐热性和热稳定性有所提高;通过调节蒙脱土的含量,可以制备形态结构不同的PSAN/OMMT纳米复合材料;该复合材料的耐热性和热稳定性在蒙脱土质量分数为0.05时达到最佳。     

SPET离聚物/蒙脱土纳米复合材料的制备及表征

通过聚合插层的方法制备了SPET／蒙脱土纳米复合材料，用WAXD，TEM研究了形态结构，用DSC比较了不同离子含量的SPET及其与蒙脱土纳米复合材料的结晶行为，用TGA研究了离聚物／蒙脱土的热稳定性。结果表明，离聚物中磺酸钠含量的提高有助于蒙脱土层间距的增大及在基体中的分散；另外基体中分散的蒙脱土能大大改善SPET的结晶性能并提高了其热分解温度。