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。     

PU/OMMT纳米复合材料的制备与性能研究

采用单体插层聚合方法制备聚氨酯（PU）／有机蒙脱土（OMMT）纳米复合材料,并对其结构和性能进行分析。结果表明，经双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵改性得到的OMMT（DK2）层间距较大；DK2质量分数为0．03时,PU／OMMT纳米复合材料中OMMT剥离程度较大，PU的插层效果较好,复合材料的物理性能和热稳定性能优良。     

改性剂及高密度聚乙烯插层和剥离蒙脱石的分子动力学模拟

为研究高密度聚乙烯/有机改性蒙脱石(PE-HD/OMMT)复合材料中改性剂及PE-HD对蒙脱石(MMT)插层和剥离的影响,采用分子动力学方法模拟了OMMT中不同负载量的十八烷基三甲基氯化铵阳离子(OTAC+)在MMT中的排列方式以及对MMT插层的影响.此外,搭建了PE-HD/OMMT复合材料模型,编写MS Perl脚本...     

无机粘土的烷基铵盐改性及NBRCNs的结构与性能研究

采用长链脂肪族季铵盐改性有机粘土的方法,研究了烷基铵盐改性剂的碳链长度及配比对无机粘土(MMT)改性效果的影响。结果表明,同一改性剂配比下,由不同碳链长度的烷基铵盐改性剂改性MMT制备的丁腈橡胶/粘土纳米复合材料(NBRCNs)的微观结构、力学性能和分散相态不同,碳链长度适中的十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性效果较好,碳链长度较长或较短都不利于MMT的改性。对于碳链长度较短的二十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),当DTAB用量增加,粘土片层间距增大,力学性能提高。对于碳链长度较长的十八烷基三甲基溴化铵(STAB),STAB用量降低有助于扩大粘土片层间距和提高力学性能。     

HDPE/LLDPE/OMMT纳米复合材料的结构与性能

采用直接注射法制备HDPE/LLDPE/OMMT纳米复合材料,采用透射电子显微镜研究 HDPE/LLDPE/0MMT纳米复合材料的微观结构,研究有机蒙脱土含量对纳米复合材料性能的影响.透射电子显微镜结果显示,制备的HDPE/LLDPE/OMMT纳米复合材料是一种半剥离型的纳米复合材料.结果表明:蒙脱土的加入大大提高了纳米复合材料的力学性能和热变形温度.当有机蒙脱土质量含量仅为6%时,屈服强度和拉伸模量分别提高14.0%和59.7%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了14.2%和60.O%.     

乳液插层法制备丁苯橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料

对蒙脱土(MMT)进行了有机化改性,采用乳液插层法制备了丁苯橡胶(SBR)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,用透射电子显微镜、X射线衍射法对OMMT及复合材料进行了表征,研究了复合材料的物理机械性能及动态力学性能.结果表明,MMT的层间距为1.47 nm,OMMT的层间距增大到2.94 nm;OMMT片层均匀分散在SBR基体中,具有良好的界面相容性;随着OMMT用量的增加,SBR/OMMT纳米复合材料的物理机械性能明显改善,且具有低填充量高增强效果的特点;SBR/OMMT纳米复合材料具有与SBR/炭黑N 330复合材料相当的抗湿滑性能,同时具有更小的滚动阻力.     

阻隔性尼龙611／有机蒙脱土纳米复合材料的研究

以11-氨基十一酸对蒙脱土(MMT)进行有机化改性,采用原位聚合法制备了尼龙611/有机蒙脱土(OM-MT)纳米复合材料.通过傅立叶变换红外光谱仪研究了OMMT及尼龙611/OMMT纳米复合材料的化学结构,使用扫描电子显微镜观察了纳米复合材料的形貌.详细考察了OMMT含量对尼龙611/OMMT纳米复合材料阻隔性能和力学性能的影响,探讨了OMMT的阻隔机理.结果表明,MMT经有机化改性后,其片层在尼龙基体中分散均匀,并与尼龙基体发生键合作用,使尼龙611分子的内聚力增强,分子链堆积程度提高,极大地提高了阻隔性能;OMMT质量分数为3%时,材料的拉伸强度达到最大值,但在常温、低温下冲击强度略有下降.     

有机插层剂对聚酰胺6／MMT纳米复合材料制备的影响研究

以烷基胺、季铵盐和氨基酸作为有机插层剂与蒙脱土片层进行阳离子交换，制备出层间距不同的有机蒙脱土。采用熔融插层法和原位聚合法分别制备聚酰胺（R％）／蒙脱土（MMT）纳米复合材料，并利用XRD、FT-IR、TEM对有机蒙脱土及纳米复合材料进行结构表征。研究结果表明：用烷基胺、季铵盐和氨基酸有机插层剂改性的蒙脱土层间距由原来的1．25nm分别增大到3．21nm、3．99nm和1．82m；季铵盐有机插层剂更适用于熔融插层法制备PA6／MMT纳米复合材料，而氨基酸有机插层剂更适用于原位聚合法制备PA6／MMT纳米复合材料。     

PS/OMMT纳米复合材料制备技术的研究

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,将之与聚苯乙烯(PS)复合制备出PS/OMMT纳米复合材料。重点研究了不同浓度的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)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:加入的十六烷基三甲基溴化铵浓度为40%时改性效果最好,得到的OMMT的层间距更大,可达到2.38 nm。在PS中加入OMMT以后,随着加入OMMT量的增多材料的拉伸强度和断裂强度分别提高了3 MPa和2 MPa,在OMMT用量为5%时,均达到10MPa,此时所得PS/OMMT纳米复合材料的高温热分解率达到6%,阻燃性能最好。OMMT的加入使纳米复合材料水平燃烧速度下降至9 mm/min,氧指数增加了3%,耐高温性能和阻燃性能增强。     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

采用十八烷基三甲基氯化铵（OTAC）和十二烷基二甲基卞基氯化铵（DDBAC）改性蒙脱土,以聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）作相容剂,通过熔融插层法制备了聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料（PP/OMMT）.结果表明,PP-g-MAH能有效地改善PP与OMMT的相容性,当OTAC改性的蒙脱土（OMMT-O）用量为5wt%、PP-g-MAH用量为10wt%时,PP/PP-g-MAH/OMMT-O纳米复合材料的冲击强度为5.4 KJ/m^2,比纯PP提高了80%,极限氧指数（LOI）由PP的18提高到23.X射线衍射（XRD）测试表明,PP已经插层进入到蒙脱土片层中,部分蒙脱土产生了剥离.     

废旧PE-HD/OMMT纳米复合材料热氧老化性能和燃烧性能研究

以废旧高密度聚乙烯（PE-HD）和蒙脱土（MMT）为原料,采用熔融插层法制备纳米复合材料,考查制备工艺对该材料热氧老化性能和燃烧性能的影响。结果表明,PE-HD复合MMT或有机蒙脱土（OMMT）后,抗热氧老化性能显著降低,阻燃性能增强;十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、OMMT、马来酸酐（MAH）和过氧化二异丙苯（DCP）加入量分别增加时,PE-HD/OMMT纳米复合材料的抗热氧老化性能无显著变化,阻燃性能呈现先增强后降低或稳定的趋势;当CTAB加入量为1 %、OMMT加入量为3 %、MAH和DCP加入量为1.5 %时,PE-HD/OMMT纳米复合材料的极限氧指数达到19.4 %,阻燃性能最好。     

Influence of the type of quaternary ammonium salt used in the organic treatment of montmorillonite on the properties of poly(styrene‐co‐butyl acrylate)/layered silicate nanocomposites prepared by in situ miniemulsion polymerization

Hybrid latices of poly(styrene‐co‐butyl acrylate) were synthesized via in situ miniemulsion polymerization in the presence of 3 and 6 wt % organically modified montmorillonite (OMMT). Three different ammonium salts: cetyl trimethyl ammonium chloride (CTAC), alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride (Dodigen), and distearyl dimethyl ammonium chloride (Praepagen), were investigated as organic modifiers. Increased affinity for organic liquids was observed after organic modification of the MMT. Stable hybrid latices were obtained even though miniemulsion stability was disturbed to some extent by the presence of the OMMTs during the synthesis. Highly intercalated and exfoliated polymer‐MMT nanocomposites films were produced with good MMT dispersion throughout the polymeric matrix. Materials containing MMT modified with the 16 carbons alkyl chain salt (CTAC) resulted in the largest increments of storage modulus, indicating that single chain quaternary salts provide higher increments on mechanical properties. Films presenting exfoliated structure resulted in the largest increments in the onset temperature of decomposition. For the range of OMMT loading studied, the nanocomposite structure influenced more significantly the thermal stability properties of the hybrid material than did the OMMT loading. The film containing 3 wt % MMT modified with the two 18 carbons alkyl chains salt (Praepagen) provided the highest increment of onset temperature of decomposition. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

季铵盐插层剂对高密度聚乙烯性能的影响

采用季铵盐阳离子作为插层剂与钠基蒙脱土层间的无机阳离子进行离子交换,制备系列有机化蒙脱土,利用红外光谱对蒙脱土的结构进行表征,结果表明,插层剂已进入蒙脱土的层间.同时将有机化蒙脱土与HDPE进行熔融插层,制备了纳米聚乙烯复合材料,研究了插层剂对其部分力学性能的影响.     

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.     

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。     

剥离型酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料研究

用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对蒙脱土进行了有机化处理,使蒙脱土由亲水性变成亲油性。采用XRD、FTIR及TEM研究了有机蒙脱土及其在酚醛树脂中的剥离行为,制备了酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料并测试了其层间剪切性能和烧蚀性能。实验结果表明,经CTAB处理的蒙脱土与酚醛树脂具有良好的相容性,且CTAB的含量较多时所制得的有机蒙脱土的结构较好,根据Bragg方程计算,CTAB用量超过蒙脱土量50%时,蒙脱土的片层间距由原来的1.48 nm增加到2.33 nm;有机蒙脱土用量小于5%时生成完全剥离型酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料;与碳布增强酚醛树脂复合材料相比,碳布增强酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料的力学性能和烧蚀性能均有一定的提高和改善,层间剪切强度随蒙脱土含量的增多而增大,蒙脱土用量为15%时,层间剪切强度提高了27.1%,线烧蚀率在用量为3%时降低了48.5%,质量烧蚀率变化不明显。     

A Study on Structure and Mechanical Properties of Polyurethane/Organic-Montmorillonite Nanocomposites

The intercalated nanocomposites of polyurethane (PU) with organic-montmorillonite (OMMT) treated by cetryltrimethyl ammonium bromide was prepared. The interlayer spacing of PU/OMMT nanocomposites was 3–4 nm. The interface interaction of PU/OMMT nanocomposites was improved compared to that of PU/montmorillonite (MMT) composites. The orderly arrangement of the PU chains was hindered because of strong interface interaction between the silicate layers dispersed in the nanometer and PU chains. By adding 2 wt% OMMT to PU, tensile strength and tear strength of the PU/OMMT composites were increased from 10.5 MPa and 36.4 KN/m to 13.8 MPa and 42.2 KN/m, respectively. The tensile strength and tear strength increased with OMMT content firstly, reaching its maximum when the OMMT content was 8 wt%. After that, the tensile strength and tear strength decreased with the further increase of the OMMT content. Compared to that of PU, the elongation at break of the PU/OMMT nanocomposites increased, indicating that the stretch of PU/OMMT nanocomposites increased.     

Influence of the clay modification and compatibilizer on the structure and mechanical properties of ethylene–propylene–diene rubber/montmorillonite composites

Ethylene–propylene–diene rubber (EPDM)/montmorillonite (MMT) composites were prepared through a melt process, and three kinds of surfactants with different ammonium cations were used to modify MMT and affect the morphology of the composites. The morphology of the composites depended on the alkyl ammonium salt length, that is, the hydrophobicity of the organic surfactants. Organophilic montmorillonite (OMMT), modified by octadecyltrimethyl ammonium salt and distearyldimethyl ammonium salt, was intercalated and partially exfoliated in the EPDM matrix, whereas OMMT modified by hexadecyltrimethyl ammonium chloride exhibited a morphology in which OMMT existed as a common filler. Ethylene–propylene–diene rubber grafted with maleic anhydride (MAH‐g‐EPDM) was used as a compatibilizer and greatly affected the dispersion of OMMT. When OMMTs were modified by octadecyltrimethyl ammonium chloride and distearydimethyl ammonium chloride, the EPDM/OMMT/MAH‐g‐EPDM composites (100/15/5) had an exfoliated structure, and they showed good mechanical properties and high dynamic moduli. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 92: 638–646, 2004