POSS-NH2自组装改性累托石/EPDM橡胶复合材料的制备与性能研究

以异丁胺基多面齐聚倍半硅氧烷(Aminopropyllsobutyl POSS,POSS-NH2)作为插层剂对累托石(Rectorite,REC)进行有机化处理,并应用于三元乙丙橡胶(Ethylene propylene diene monomer,EPDM)体系,采用机械共混法制备了POSS-NH2自组装改性累托石/三元乙丙橡胶(POSS-REC/EPDM)复合材料。考察了POSS-REC在橡胶体系中的剥离行为、复合材料的微观结构、力学性能及热学性能。结果表明:POSS-REC添加量较低时形成较均一的插层-剥离型纳米复合材料;POSS-REC添加量为3%(质量分数)时,复合材料力学性能和热学性能最佳,与纯EPDM橡胶相比,其拉伸强度提高245.5%,断裂伸长率提高113.3%,热分解温度提高7.7℃。     

粘土/热塑性聚氨酯弹性体插层复合材料制备与性能

本文对不同种类的层状硅酸盐粘土膨润土（BEN）及累托石（REC）进行有机改性，利用X射线衍射（XRD）分析有机粘土的层间结构变化，研究不同有机粘土与聚氨脂弹性体熔融共混后复合材料的力学性能。结果表明：改性后的有机粘土层间距均有不同程度的增大，复合材料的力学性能均有不同程度的增加，其中有机累托石补强的效果较好；有机粘土在添加两份时均表现出较大的拉伸强度，累托石在两份添加量的拉伸强度由原来的37.2MPa提高到53.8MPa，提高了44.6%；撕裂强度在所研究范围是增加的，8份时从纯基体的92.8kN/m提高到138kN/m，提高了49%。     

累托石纳米晶层的高压剥离研究

首次采用物理方法高压制备了酚醛树脂(PF)/累托石(REC)粘土和酚醛树脂(PF)/有机改性累托石(OREC)粘土纳米复合材料,以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及红外光谱(IR)分析了复合材料的物相和显微结构。结果表明,不通过层间高分子聚合反应,在常温高压下,由聚合物分子插入粘土层间,可以形成剥离型树脂/粘土纳米复合材料。在100M Pa和500M Pa下,复合材料中的OREC完全剥离,而REC只有部分被剥离。     

激光烧结尼龙12/ 累托石复合材料的结构与性能

将尼龙12 与有机累托石的混合粉末进行激光烧结成型, 利用X 射线衍射(XRD) 、差示扫描量热分析(DSC) 、扫描电镜(SEM) 等手段对烧结试样的材料结构进行了表征, 并对其力学性能及热性能进行了研究。结果表明: 尼龙12 在激光烧结过程中插入到累托石层间, 形成了尼龙12/ 累托石纳米复合材料。复合材料的力学性能及热稳定性能同尼龙12 烧结试样相比均有不同程度的提高, 有机累托石质量分数为10 %时, 复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了10.7 %、15.9 %和38.7 % , 热分解温度提高了27 ℃。      

壳聚糖季铵盐/有机累托石纳米复合材料的抗菌性能研究

合成了壳聚糖季铵盐, 并通过溶液插层法将其插层进入有机累托石层间制备纳米复合材料, 研究表明, 当壳聚糖季铵盐与有机累托石的质量比为2∶1时, 其获得了4.8nm的最大层间距. 抗菌结果显示, 在偏酸、中性及偏碱性条件下, 所有的纳米复合材料都具有较好的抗菌性能, 且与有机累托石的含量和层间距成正比. 与壳聚糖季铵盐及有机累托石相比, 纳米复合材料对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及真菌的抗菌性能大大提高, 对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的最小抑制浓度仅为0.00313% (W/V), 且能在30min内杀死90%以上的金黄色葡萄球菌, 80%以上的大肠杆菌. 最后, 通过TEM和SEM结果探讨了其抗菌机理.     

微波辐射法合成壳寡糖/有机累托石纳米复合材料及性能研究

采用高效快速的微波辐射法制备了壳寡糖/有机累托石(CTOOR)纳米复合材料,其中壳聚糖(CTS)经酶解处理得到低分子量壳寡糖(CTO),累托石(REC)用Gemini 18-3-18进行有机改性。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位分析表征了该纳米复合材料的微观形态和结构,比较了其与单一组分CTO热稳定性和抗菌性能的差异。结果表明,CTO插层进入有机累托石(OREC)层间,扩大了其层间距;CTO与OREC发生氢键和静电的相互作用;CTOOR的热稳定性及抗菌能力均优于CTO。     

有机累托石/不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料的研究

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯(UP)，以改性的UP为基体，以玻璃布为增强材料制备了有机累托石／不饱和聚酯／玻璃纤维三元复合材料(OREC／UP／FIBERS)。通过X射线衍射(XRD)分析了三元复合材料的微观结构，测试了该三元复合材料的力学性能，利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)初步分析了复合材料的增强机理，并研究了三元复合材料的耐湿热性及耐介质性能。结果表明，当OREC添加量为树脂质量分数的2％时，复合材料的综合力学性能较好，且OREC／UP／FIBERS三元体系的耐湿热性及耐碱性较不饱和聚酯／玻璃纤维复合材料的好。     

改性累托石粉体的制备及其填充橡胶复合材料的结构与性能

利用喷雾干燥法制备了硅烷偶联剂KH550改性的累托石粉体, 考察了喷嘴进口温度对制备的累托石粉体表面性质、结构及形貌的影响。将累托石粉体分别加入到丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)和丁腈橡胶(NBR)中, 通过熔融共混法制备了改性累托石/橡胶复合材料, 研究了累托石在橡胶基体中的分散状态及其对基体的增强效果。结果表明: 随着进气温度的提高, 与累托石复合的KH550的量也随之增加; KH550分子插层进入累托石层间, 阻碍了片层的再聚集, 片层堆砌更加无序蓬松; 改性累托石在SBR中出现了局部团聚现象, 在NBR中分散较均匀, 而在NR中分散状态最好; 与相应的纯橡胶相比, 改性累托石填充的SBR和NBR基复合材料的各项力学性能均有所提高, 而其填充的NR基复合材料的定伸应力提高, 拉伸强度和撕裂强度基本不变, 断裂伸长率有所下降。     

累托石/大豆蛋白纳米复合材料的性能研究

利用累托石制备累托石/大豆蛋白纳米复合材料,并对材料的结构和性能进行测试和表征,结果表明,累托石/大豆蛋白复合材料在保持韧性的同时,其力学性能得到了明显的提高;一定量的累托石与大豆蛋白通过溶液插层复合形成了剥离/插层结构。     

有机累托石改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的性能

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯,制备OREC改性的不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料,测试其力学性能,研究其耐介质性、耐紫外光老化性及耐热氧老化性能,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析复合材料的微观结构,探讨OREC改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的增强机理.结果表明,采用OREC能改善不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的力学性能,当OREC的质量含量为2%时,所制备的复合材料的综合性能最佳,与未改性的不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料相比,弯曲强度增加了14.0%,弯曲模量增加了22.4%,层间剪切强度增加了8.2%,且改性后复合材料的耐水煮性能、耐碱性、耐紫外光性能及耐热氧老化性能均提高.     

剥离型环氧树脂/粘土纳米复合材料热/力学性能

以质子化的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)作为有机修饰剂对原始粘土进行改性,采用"粘土-丙酮淤浆复合法"合成了环氧树脂/粘土纳米复合材料。透射电镜观察显示粘土片层以3~5片为聚集单元均匀、无规地分布在整个环氧树脂的基体中,呈现高度、无规剥离形态。差示扫描量热测试表明粘土质量分数为3%时的环氧树脂/粘土纳米复合材料的Tg提高了10℃,这归咎于无规剥离结构及粘土片层与环氧树脂基体间较强的界面作用力。弯曲试验揭示,室温条件下纳米复合材料的弯曲强度随着粘土含量的增加而呈缓慢下降趋势;而在80℃时,弯曲强度则随粘土的加入而显著增加。     

有机蒙脱土与白炭黑复合填充三元乙丙橡胶性能研究

采用溶液插层法分别制备了含乙烯基的有机蒙脱土(VMMT)和不含乙烯基的有机蒙脱土(OMMT),并通过与三元乙丙橡胶(EPDM)机械共混方法制备了VMMT/EPDM、OMMT/EPDM两种纳米复合材料,对复合材料的力学性能和气体阻隔性能进行了研究。实验发现:当添加相同份数有机蒙脱土时,VMMT/EPDM复合材料的力学性能和气体阻隔性能优于OMMT/EPDM复合材料;当有机蒙脱土添加量为5份时,OMMT/EPDM的拉伸强度提高了60%、100%伸长模量提高了68%,N2透气率降低了29%;当有机蒙脱土添加量为7份时,VMMT/EPDM的拉伸强度提高了99%、100%伸长模量提高了157%、N2透气率降低了52%。结果表明:通过含乙烯基官能团的有机插层剂改性后,有机蒙脱土/EPDM纳米复合材料的力学性能和气体阻隔性能显著提高。     

累托石/海藻酸钠插层纳米复合膜的制备与性能

采用水溶液法制备了钠化累托石(Na+REC)与海藻酸钠(SA)插层纳米复合膜(Na+REC/SA)。以红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)分析了复合膜的分子结构,通过电镜扫描(SEM)及原子力显微镜(AFM)观察了复合膜的相貌结构,研究了复合膜的热性能及力学性能。结果表明,Na+REC在添加量较少时可与SA形成插层型纳米复合膜,该复合膜与纯SA膜相比,具有较高的拉伸强度、断裂伸长率及热稳定性。在Na+REC添加2%时,复合膜的拉伸强度、断裂伸长率及热稳定性最高,与纯SA膜相比,拉伸强度提高58.7%,断裂伸长率提高100%,10%失重率时对应的热分解温度提高了115℃,40%失重率时提高了185℃。     

PET层状硅酸盐纳米复合材料的制备及其形态结构

本文采用熔融共混的方法制备了PET/有机改性粘土纳米复合材料。以PET离聚物作为增容剂,提高了PET与有机改性粘土之间的相互作用。采用多种测试手段研究了增容剂对复合材料形态结构的影响。WAXD结果表明,当体系中未加入PET离聚物时,样品呈现典型的插层结构;含有增容剂的纳米复合材料中有机改性粘土的层间距(d-spacing)增加。SEM和TEM进一步证明,PET离聚物作为增容剂,提高了有机改性粘土与聚合物之间的相容性,进而改善了有机改性粘土在PET基体中的分散,提高了粘土粒子的密度,实现了粘土的部分剥离。     

有机累托石改性环氧/水性聚氨酯复合膜的制备与性能

以累托石、聚醚二元醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲苯-2,4-二异氰酸酯、环氧树脂等为原料,采用原位聚合法制备了有机累托石/环氧/水性聚氨酯(OREC/EP/WPU)复合膜。用XRD、FTIR分析技术对有机累托石和复合膜的结构进行了表征,研究了有机累托石的加入量对OREC/EP/WPU的力学性能和热稳定性影响。加入有机累托石为3%(wt)时,TG-DSC分析表明OREC/EP/WPU的分解温度由286.5℃提高到318.7℃,拉伸试验数据显示拉伸强度和断裂伸长率分别提高33.3%和26.6%。扫描电镜断口形貌分析揭示,OREC/EP/WPU复合膜的断面为韧性断裂。     

偶联剂对聚氯乙烯/粘土纳米复合材料结构与性能的影响

采用固相法、用自制的插层剂和偶联剂对粘土进行有机化插层改性制备出有机粘土;然后采用熔融插层法制备了聚氯乙烯(PVC)/有机粘土纳米复合材料。研究表明,偶联剂KH-560处理的有机粘土与PVC形成插层型纳米复合材料,偶联剂KH-550处理的有机粘土与PVC形成的则是剥离型纳米复合材料。PVC/有机粘土的拉伸强度和冲击强度都有显著提高;KH550处理的有机粘土对PVC的改性效果明显优于KH560处理的有机粘土的改性效果。     

聚乙烯醇-海藻酸钠/累托石纳米复合膜结构及性能研究

用水溶液法制备环保型聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)/钠化累托石(Na+REC)复合膜,通过XRD及TEM分析了复合膜结构及插层机理,研究其透光性、力学性能、气液阻隔性及热性能。实验结果表明,添加少量PVA可与SA和Na+REC形成插层纳米复合膜,其中PVA添加量为SA质量的10%时,所制得复合膜PVA10-SA/Na+REC2插层效果最好,与SA/Na+REC2复合膜相比,拉伸强度提高42.2%,断裂伸长率提高35.4%,在36~230℃范围内失重率降低3.48%,且有良好的透光性及汽液阻隔性。     

蒙脱土填充木塑复合材料的弯曲性能和蠕变特性

对蒙脱土进行有机插层改性制得有机蒙脱土(OMMT),用硅烷接枝木粉制备了有机蒙脱土/木粉/聚氯乙烯(OMMT/WF/PVC)纳米复合材料。加入的接枝木粉与OMMT分散在界面上起增强作用,有助于提高复合材料性能。用质量分数1.5%的偶联剂处理木粉,添加质量分数1.5%的OMMT时,复合材料的弯曲性能和抗蠕变性最好。用KWW模型和广义Voigt模型分析了蠕变曲线。     

熔体插层制备EVA/粘土纳米复合材料

通过熔体插层制备了乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)／粘土纳米复合材料。采用FT-IR、XRD、TG分析和力学性能测试研究了有机改性粘土和EVA/粘土复合材料的结构与性能。实验结果表明，通过离子交换反应，可使长链十八胺阳离子嵌入粘土片层间，增大了粘土的片层间距；对于EVA／有机化粘土体系，通过熔体插层可使EVA分子链插层于粘土片层中，使粘土片层被进一步撑开；EVA／粘土纳米复合材料具有较好的力学性能。     

单一阻燃剂对双组分聚脲弹性体阻燃性能影响的研究

采用垂直燃烧测试法和热重分析研究了单一阻燃剂在双组分聚脲弹性体中的阻燃作用。结果表明,固体阻燃剂聚磷酸铵(APP)、纳米无机材料有机改性蒙脱土(2T-MMT)、液体阻燃剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)对聚脲具有较好的阻燃作用,主要为固相阻燃作用。随着阻燃剂添加量的增大,阻燃作用效果增强。聚脲和阻燃聚脲的热降解过程都包括两个阶段:第一阶段为250~350℃;第二阶段为350~450℃。阻燃剂加入后降低了聚脲的热降解开始温度,特别是阻燃剂DMMP。800℃时的残余量说明APP和三聚氰胺聚磷酸盐提高了聚脲的残余量,而DMMP和间苯二酚-双(磷酸二苯酯)降低了残余量。