有机粘土／SBR纳米复合材料的结构与性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和十八烷基三甲基溴化铵（STAB）分别对无机粘土进行有机改性,然后制备有机粘上／SBR纳米复合材料,研究不同季铵盐类改性剂对无机粘土的改性效果。结果表明：CTAB改性有机粘土与STAB改性有机粘土的片层间距分别从无机粘土的1．26nm增加到3．77nm和4．39nm;CTAB改性有机粘土的片层结构较稳定,而且在橡胶基体中的分散效果较好;所制备的有机粘土／SBR纳米复合材料的片层结构较多,力学性能较好。     

不同钠基蒙脱土改性方法及NRCNs的结构与性能

采用了长链脂肪族季铵盐十八烷基三甲基溴化铵(STAB)改性钠基蒙脱土(MMT),并通过熔体共混法填充至天然橡胶(NR),制备得到MMT/NR纳米复合材料(NRCNs),考察了未改性MMT及改性MMT的微观结构和分散相态，以及不同方法改性MMT所制备的复合材料力学性能和硫化特性。结果表明，固液改性MMT拥有更好的改性效果，固液改性MMT的层间距较未改性MMT的层间距提高了268%;固液改性NRCNs的拉伸强度较纯胶提高了21%。固液改性法同时具有环保节水的优点，是一种值得进一步研究的方法。     

Na基膨润土纳米层间有机改性研究

研究十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTMAB)等不同碳链长度的季铵盐对所制备的有机膨润土(001)面层间距的影响,同时研究CTMAB不同掺量对所制备的有机膨润土(001)面层间距的影响.通过X射线衍射(XRD)、热重(TG)、红外光谱(IR)等测试手段对有机改性膨润土进行结构和性能的表征.实验结果表明,季铵盐碳链长度的增加和掺量的增大都可以使得膨润土(001)面层间距增大,确定了有机改性剂的最佳掺量和碳链长度.制备的有机膨润土由于其层间较长的烷基链的存在,完成了膨润土的层间由亲水性向亲油性的转变,为有机膨润土在相变储能建筑材料、油漆、涂料等领域的应用奠定了基础.     

阴/阳离子表面活性剂复配改性粘土/橡胶纳米复合材料的结构与性能

采用阴离子表面改性剂十二烷基磺酸钠(SDS)与阳离子表面改性剂十八烷基三甲基溴化铵(STAB)复配改性粘土,制备有机粘土/橡胶纳米复合材料,考察其结构和性能。结果表明:当SDS/STAB质量比为2/4时,有机粘土/丁腈橡胶(NBR)纳米复合材料的综合物理性能最优,STAB的有机阳离子取代无机粘土层间可交换的阳离子,SDS通过碳-氢键与无机粘土层间非极性较强的质点发生范德华力及离子静电吸附作用,获得晶层间距更大的有机粘土;与非极性的丁苯橡胶和天然橡胶相比,极性的NBR使粘土的远程聚集趋势减小和界面吸附作用增强,相应复合材料的物理性能增幅更大。     

阴阳离子复配黏土/NR纳米复合材料的结构与性能

以蒙脱土(MMT)为原料,通过选用阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(STAB)与阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)对MMT进行复配改性,制得有机黏土(OC)/天然橡胶(NR)纳米复合材料(NRCNs)。考察了不同OC含量及阴阳离子表面活性剂配比对NRCNs力学性能以及微观结构的影响。结果表明,当MMT/STAB/SDS质量比为2.8/1/0.5时力学性能最佳,MMT层间距从1.24nm提高到4.8nm,NRCNs的层间距达到5.58nm;STAB/SDS复配改性比单一STAB改性效果好,NRCNs拉伸强度达到21.94 MPa,撕裂强度达到33.28kN/m,与纯胶相比分别提高了70%和69.2%;STAB取代了MMT层间的无机阳离子,SDS吸附了层间的负电荷使得插层结构增多,黏土均匀地分散在橡胶基体中。     

有机蒙脱土的制备及表征

利用实验室常规条件,分别采用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和蒙脱土(MMT)制备有机蒙脱土(OMMT).X-射线衍射(XRD)表明:季铵盐阳离子进入到了MMT晶片层问,MMT晶片层被撑开,在用量为100～150 mmol/100 g MMT时,由DTAB、TTAB、CTAB制备的OMMT的衍射角0和层间距d(001)分别为2.43-2.45°、2.41～2.43°、2.24～2.28°和1.803-1.819 nm、1.819-1.833nm、1.938～1.973 nm,比MMT的0 3.50°和d(001)1.263 nm大为改善;傅里叶变换红外光谱(FTIR)表明,MMT和.DDAB、TTAB、CTAB之间没有化学键合作用,只有物理作用.     

有机MMT对高密度聚乙烯改性的研究

采用十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和双十八烷基二甲基氯化铵4种阳离子表面活性剂对钠基蒙脱土(MMT)进行有机化处理,制备了有机MMT(OMMT)。将OMMT与高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融插层制备了HDPE／OMMT纳米复合材料,研究了OMMT的层间距同季铵盐烷基链的关系。结果表明,OMMT的层间距随烷基链长度的增加而增大;随着OMMT含量的增加,HDPE／OMMT纳米复合材料的断裂伸长率和拉伸强度降低,弯曲弹性模量增加,弯曲强度出现极大值,使该纳米复合材料的力学性能得到了一定的改善。     

复配改性黏土填充PLA复合材料的结构与性能

分别采用无机黏土(Clay)、十八烷基三甲基溴化铵(STAB)改性黏土(S-OC)以及十八烷基三甲基溴化铵(STAB)/十二烷基磺酸钠(SDS)复配改性黏土(SS-OC)填充聚乳酸(PLA)制得复合材料PLA/Clay、PLA/S-OC和PLA/SS-OC,通过拉伸性能测试和冲击性能测试,研究了黏土种类及含量对复合材料力学性能的影响。结果表明:PLA/SS-OC的力学性能(拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度)均最优,随着SS-OC含量的增加,材料的力学性能先升高后下降,含量为2%时,性能最佳。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜分析(SEM)发现,黏土改性后,晶层间距增大,在PLA基体中分散性提高,且SS-OC插层效果优于S-OC。     

有机累托石的合成及其复合材料的性能

以具有层状硅酸盐结构的粘土累托石（REC）为主体，以不同碳链长度的烷基季铵盐（QAS1，QAS2）及联苯二胺（BZD）为改性剂合成了有机累托石（OREC），采用红外光谱表征了REC及不同OREC的化学结构，采用X－射线衍射方法研究了REC处理产后层间距的变化，结果表明，BZD可以使REC层间距增加到最大，脂肪族季铵亍中，碳链越长，得到的OREC的层间距越大，采用熔融共混法制备了粘土／聚合物复合材料，初步研究了复合材料的力学性能及热性能。结果表明，有机粘土改性后的聚合物力学性能有大幅度提高，OREC及其复合材料的热分解温度较高。     

有机蒙脱石的制备新方法及性能表征

四甲基氯化铵(TMA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、双氯乙酸丙二醇酯基双十二烷基四甲基氯化二铵(双子季铵盐GQAS)作为钠基蒙脱石(Na-MMT)的改性剂,分别采用一次插层法和两次插层法对Na-MMT进行有机化改性.X射线衍射(XRD)测试表明,Na-MMT的层间距(d001)值随着改性剂碳链长度的增长而增大,采用一次插层法时,d001值依次由Na-MMT的1.30nm增大至1.34nm、2.89nm和3.72nm,而采用两次插层法时(第一次用TMA,第二次用双子季铵盐插层)OMMT的d001值增大至3.99nm.热重分析(TGA)表明Na-MMT的失重率为13.4%,双子季铵盐一次插层的有机MMT(OMMT)的失重率为40.5%,而用TMA第一次插层,双子季铵盐第二次插层的OMMT的失重率为49.8%.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)同样证实采用两次插层法,MMT层间吸附的阳离子与有机阳离子的交换更彻底.用双子季铵盐作为改性剂、通过两次插层法制备OMMT,鲜见文献报道.     

改性剂种类对蒙脱土结构和性能的影响

为增加蒙脱土(montmorillonite,MMT)和有机物的相容性和研究插层剂种类对MMT结构和性能的影响,采用Cu,Co和Ni无机金属阳离子,十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸盐和十二烷基苯磺酸钠等有机阴离子表面活性剂及十六烷基氯化吡啶、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵等有机阳离子表面活性剂作为改性剂,对蒙脱土进行一次改性和二次改性,制备出一系列改性蒙脱土.研究了改性剂种类、插层方式、插层次序对插层效果的影响.X射线衍射分析表明:一次改性时,插层剂均能进入蒙脱土的层间,改性土的层间距由1.04nm增加到1.7～3.52nm;二次改性时,先阳离子后阴离子的插层顺序有利于层间距增大(4.14nm),还可利用配位作用将二次改性剂引入金属离子一次改性MMT中,使层间距增大.改性机理研究认为:阳离子改性机理为层间离子交换,而阴离子改性机理是改性剂和MMT表面形成了氢键.沉降实验表明一次改性土和二次改性土在有机溶剂中分散能力有所增强.     

阳离子改性蒙脱土插层脲醛树脂胶粘剂的性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和CTAB/DTAB分别作为蒙脱土(MMT)的改性剂,制成了相应的有机插层剂(如CTAB-MMT、DTAB-MMT和OMMT等);然后采用复合插层法制成了压制胶合板用有机插层剂/脲醛树脂(CTAB-MMT/UF、DTAB-MMT/UF和OMMT/UF)复合胶粘剂。结果表明:OMMT的层间结构最优;当w(OMMT)=3%时,相应的OMMT/UF复合胶粘剂的综合性能最好,由其压制而成的胶合板的粘接强度和游离甲醛释放量均满足相关标准要求。     

高性能NBRCNs的制备及影响因素的研究

研究了烷基铵盐改性剂及有机溶剂的用量对黏土片层间距和力学性能的影响。实验结果表明,预膨胀法制备NBRCNs,增大有机溶剂丙烯酸的用量至(1g)∶(4mL)时,NBRCNs的微观结构和力学性能相比于(1g)∶(1mL)时有所下降,过量的有机溶剂带走部分季铵盐基团,使黏土片层间距缩小,并使橡胶大分子产生滑移,力学性能下降。有机溶剂的用量为(1g)∶(1mL)时,增大改性剂CTAB的用量至(2.5g)∶(1g)时,可使NBRCNs的微观结构和力学性能提高,这与阳离子交换容量及改性剂在黏土片层间的存在状态有关。因此,为制备高性能的NBRCNs,需利于阳离子改性剂及有机溶剂的离子置换作用,增大黏土片层间距,使更多的橡胶大分子链插层进入黏土片层间,达到良好的分散状态,制备出高性能的NBRCNs。     

季铵盐有机化改性伊蒙混层黏土的悬浮性能

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基溴化铵(STAB)对伊蒙混层黏土进行改性,考察了改性前后在水、甲醇和乙醇中的悬浮性能.红外光谱(FrIR)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和Zeta电位分析以及悬浮性能测试结果表明,有机化改性有利于伊蒙混层黏土在有机相中分散,提高其悬浮稳定性.CTAB或STAB的加入量为0.25CEC时,伊蒙混层黏土在甲醇和乙醇中表现出较优的悬浮稳定性,且经STAB改性的伊蒙混层黏土在有机相中的悬浮稳定性更优.     

PP/OMMT纳米复合材料制备技术研究

对潍坊某地的膨润土(MMT)原料进行提纯、用碳酸钠作为钠化剂进行钠化改型及有机改性,制备出与聚合物相容性较好的有机膨润土(OMMT),将之与聚丙烯(PP)复合制备出PP/OMMT纳米复合材料。重点研究了不同改性剂对MMT层间距的影响以及OMMT用量对复合材料力学性能的影响。结果表明:在十八烷基苄基二甲基溴化铵(1827)和己内酰胺复合改性剂的作用下,MMT的层间距扩大到2.44 nm;在一定范围内,随着OMMT用量的增加,PP/OMMT纳米复合材料的冲击强度和拉伸强度呈现先提高再降低的趋势,OMMT用量为2%时,复合材料的缺口冲击强度达到6.65 kJ/m2,拉伸强度达到24.53 MPa。     

尼龙12/OMMT纳米复合粉末的制备及性能

利用十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)对蒙脱土(MMT)进行有机改性,并通过溶液插层法制备尼龙12/有机蒙脱土(PA12/OMMT)纳米复合粉末。利用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜等手段对改性后的MMT及PA12/OMMT纳米复合粉末的结构和微观形貌进行表征,并将复合粉末热压成型制成标准件,测试其力学性能和热性能。结果表明,经过有机改性,MMT的层间距由1.24 nm增加到了2.13 nm,且改性后的MMT能均匀地分散在PA12基体中,PA12/OMMT纳米复合粉末的成型件在拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和热性能方面都优于纯PA12粉末。PA12/OMMT纳米复合粉末为选择性激光烧结技术(SLS)提供了一种性能良好的粉末材料。     

十六烷基氯化吡啶改性无机黏土/丁腈橡胶纳米复合材料的结构与性能

采用十六烷基氯化吡啶(CPC)改性无机黏土(蒙脱土,MMT)并制备橡胶/黏土纳米复合材料,研究了有机黏土/丁腈橡胶纳米复合材料(NBRCNs)的结构、力学性能和微观相态。结果表明,CPC改性MMT所制备NBRCNs中有机黏土的片层间距5.10 nm要大于十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性MMT的4.41 nm,表明其形成了更多的插层结构。当MMT与改性剂的质量比为2.5/1.0时,CPC改性MMT所制备NBRCNs的拉伸强度和撕裂强度分别为4.72 MPa和26.66 kN/m,较CTAB改性MMT的3.28 MPa和16.50 kN/m分别提高了44%和62%,且前者所制备NBRCNs的相态分散程度比后者更加细致均匀。将CPC改性MMT用于添加丁腈橡胶等极性橡胶的增强效果要优于添加丁苯橡胶等非极性橡胶。     

季铵盐表面活性剂改性对高岭土纳米管吸附脱硫性能的影响

以煤系高岭土为原料,通过插层反应,成功制备了高岭土纳米管,管的内径为8~25 nm,长度为0.1~0.5 μm,长径大,均一性好。选用3种季铵盐表面活性剂：十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）对高岭土纳米管进行改性,考察了不同种类、不同浓度的表面活性剂分子对高岭土纳米管结构和吸附脱硫性能的影响。结果表明,经过表面活性剂改性后高岭土纳米管的吸附脱硫能力有所增强,尤其以0.5 mol/L CTAC甲醇溶液改性后,高岭土纳米管的脱硫率有明显增加,从原来40.5%增加到60.3%。     

季铵盐复配硅烷偶联剂改性蒙脱土的制备及表征

制备十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)复配γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性蒙脱土(MMT),利用XRD、ICP、FTIR、TG和SEM对改性前后的蒙脱土进行表征.结果表明MMT层间距的扩大主要是由于OTAC与MMT层间阳离子交换的结果,质子化的KH550亦能与MMT进行离子交换但不影响OTAC对MMT的有机改性,而且KH550能与MMT表面羟基反应形成化学键而接枝于MMT表面.     

异氰酸酯改性蒙脱土的制备与表征

通过二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)改性酸化的钠基蒙脱土(Na-MMT),制得MDI-MMT,再利用MDI-MMT分别与水和乙醇反应,制备H2O-MDI-MMT和C2H5OH-MDI-MMT。利用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性的MMT和OTAC、MDI复配改性MMT,分别制得OTAC-MMT和OTAC-MDI-MMT。采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、FTIR、TG、XRD和SEM对改性MMT进行了表征。结果表明,MDI改性MMT对其层间阳离子含量不产生影响,且MDI-MMT、H2O-MDI-MMT和C2H5OH-MDI-MMT的层间距变化不大,保持在1.33~1.44 nm之间。OTAC改性MMT层间距得到了较大的改善,层间距在2.03~4.43 nm范围内,而OTAC、MDI复配改性MMT的层间距得到了进一步扩大,最大达到了15.98 nm,实现了充分剥离。