水滑石及其纳米插层材料的制备和应用

概述了水滑石及其纳米插层材料的结构、特性、制备方法与应用,着重对水滑石的多种合成方法如共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法和离子交换法等进行了比较和评述,并介绍了不同类别插层材料的应用。最后提出了目前在水滑石基纳米插层材料的制备方法、插入阴离子的稳定性及材料应用等方面存在的问题、发展方向和应用前景等。     

水滑石改性环氧树脂纳米复合材料的研究进展

综述了国内外环氧树脂/水滑石纳米复合材料的研究进展,介绍了水滑石的结构特性、应用和有机化改性,以及环氧树脂/水滑石纳米复合材料的固化特性、结构和性能等方面的最新研究成果,并指出了环氧树脂/水滑石纳米复合材料的未来发展趋势。     

溶液插层法制备聚乳酸/SDS改性镁铝水滑石纳米复合材料及其性能表征

通过微波辐照制备镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs),并用十二烷基硫酸钠(SDS)改性制备SDS有机改性镁铝水滑石(SDS-Mg-Al-LDHs).以其为助剂,采用溶液插层击制备聚乳酸/SDS改性镁铝水滑石(PLA/SDS-Mg-Al-LDHs)纳米复合材料,并且测定其力学性能、热稳定性、降解性.通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪( FT-IB)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)对材料进行表征和结构分析.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-Al-LDHs提高了PLA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.     

水滑石(LDH)的合成及其表征

利用“双滴法”成功制备出具有层状结构的镁铝水滑石,并对比确定了最佳反应温度。首先在50℃、80％、95％下制备出三种水滑石,利用XRD分析水滑石的结构,确认制备出了具有典型层状结构的水滑石;然后利用TGA测试三种水滑石的热分解温度,发现95℃下制备出的水滑石晶体强度较高,为进一步研究聚合物基水滑石纳米复合材料奠定了良好的基础。     

水滑石类热稳定剂在聚氯乙烯中的应用研究进展

聚氯乙烯(PVC)全球三大通用树脂之一,广泛应用于国名经济诸多重要领域。但是,因结构的不稳定性,其热加工成型温度远高于其热老化脱氯化氢温度,严重制约其可加工性和应用性能,因此,在其加工过程中必须加入适量的高效热稳定剂以提高其热稳定性。水滑石类(LDHs)热稳定剂作为一种二维阴离子型层状化合物,作为一类新型高效环保型热稳定剂已引起国内外科研界和产业界的广泛关注,有望逐步替代传统有毒有害如铅盐等热稳定剂。本文简要从水滑石热稳定作用机理、主体和客体层板组成及其在PVC复合材料中分散性等方面综述了国内外研究进展,以期有助于对类水滑石热稳定剂结构的可调变性和性能提升的了解。     

插层改性水滑石及其对聚丙烯力学和阻燃性的影响

通过离子交换法制备了十二烷基磺酸钠、酒石酸氢钠、衣康酸改性的水滑石和十二烷基磺酸钠/衣康酸、十二烷基磺酸钠/酒石酸氢钠协同改性的水滑石（LDHs），通过熔融插层法制备得到了LDHs/PP复合材料。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）对水滑石的结构和性能进行了分析表征，研究了LDHs/PP复合材料的力学性能和阻燃性。结果表明：上述几种单一和复合有机酸及盐改性剂都能不同程度地扩大水滑石的层间距；采用酸/盐协同改性的水滑石不仅有机基团含量较高，而且层间距大，显著提高PP的弯曲强度和阻燃性，表明酸和盐复合改性水滑石有显著协同作用及改性水滑石与PP基体相容性好。     

低密度聚乙烯/改性水滑石纳米复合材料的制备、结构与性能

采用共沉淀法制备了镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs),并以之为原料通过柱撑法制备了Zn O柱撑Mg-Al-LDHs。采用硬脂酸(SA)对其进行有机改性,得到改性水滑石(LDHs-SA),然后通过熔融插层法制备了低密度聚乙烯(LDPE)/LDHs-SA纳米复合材料。通过红外光谱分析、热分析、流变学分析、力学性能分析等对LDPE/LDHs-SA纳米复合材料的结构、性能进行了表征与分析。结果表明:当LDHs-SA的添加量为3%时,LDPE/LDHs-SA纳米复合材料的力学性能达到最优,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度较之LDPE分别提高了4.4%、30.2%和13.1%。此外,LDHs-SA的加入改善了LDPE材料的热稳定性和流变性能。     

纳米Zn-Al类水滑石的制备及表面改性

用成核/晶化隔离法制备纳米锌铝类水滑石,采用单因素试验得出最佳反应工艺条件为:在超声波反应器中反应,成核过程中加入质量分数为2%聚乙烯醇,回流、晶化、用异丙醇洗涤沉淀,采用溶剂置换法干燥,可制得纳米Zn-Al-CO3-HTlc。并用硅烷偶联剂对其进行表面改性,在乳液中分布均匀。通过红外光谱(IR)、X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)进行分析,可以看出Zn-Al-HTlc为层状结构,大多数分子粒度为纳米级尺寸,粒径为21 nm。     

表面活性剂插层水滑石负载纳米钯催化剂的制备及催化Suzuki偶联反应的研究

采用沉淀-水热法制备了表面活性剂（十二烷基硫酸根）插层的水滑石负载纳米钯催化剂,通过XRD、ICP-AES、XPS、TG、氢气脉冲吸附等分析手段对催化剂晶型结构、形貌及金属分散度进行了表征,考察了用十二烷基硫酸根插层水滑石后负载钯制备的催化剂在不同碱、溶剂、溶剂与水比例、时间、温度、催化剂用量等条件下对Suzuki偶联反应的影响。实验结果表明,插层后的水滑石结构并没有改变,催化剂催化活性显著提高。反应的最佳条件为：碱为氢氧化钾、溶剂为甲醇、与水比例为1：1、温度为50℃、时间为60min、催化剂用量为1.75×10-3mmol,催化剂在重复使用第三次时,产物收率仍可保持在95%以上。     

插层改性锰镁铝水滑石对EVA阻燃及力学性能的影响

乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）易燃烧,且燃烧产物含有一氧化碳。采用微波晶化法分别用碳酸根、硬脂酸、硼酸根、十二烷基硫酸根及其混合阴离子合成插层组装的锰镁铝水滑石,FT-IR和XRD结果显示插层组装的样品进行了成功制备。将改性的水滑石分别按5%和20%比例与EVA混合制备成复合材料,并对其进行阻燃性能和力学性能的测定。测试结果表明：插层组装的锰镁铝水滑石有助于提高EVA的阻燃性能,且插层阴离子对EVA的断裂拉伸率及拉伸强度均有不同程度的影响。     

光聚合和热聚合蒙脱土插层纳米复合材料的研究

利用光引发聚合和热引发聚合研究了单体(MMA)和蒙脱土(Mot)插层复合材料(PMMA/Mot)的制备问题。用小角X光衍射技术对两种产物内蒙脱土的结构进行了表征。结果表明,蒙脱土经改性后能很好的使聚合单体插入蒙脱土层内并在光或热的作用下“就地”发生聚合反应生成复合材料,利用DSC、SEM研究了产物的结构和形态,并对两种聚合方法制备蒙脱土纳米复合材料的特点进行了初步讨论。     

熔融插层法制备聚合物复合材料的研究进展

对近年来熔融插层法制备聚合物复合材料的研究进展进行了综述。从动力学、热力学方面对插层结果进行了分析,总结了影响插层效果的因索;并归纳出插层以后复合材料性质的改善,最后展望了熔融插层法制备聚合物／粘土纳米复合材料。     

PVC/聚烯烃/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

将钠基蒙脱土(MMT)预先负载小分子单体丙烯酰胺(AM)和引发剂过氧化二异丙苯，然后与PVC／PE或PVC／PP在双辊上进行插层复合，制成了PVC／聚烯烃／蒙脱土纳米复合材料，对复合材料进行了表征。结果表明：吸附丙烯酰胺后蒙脱土的层间距有所增大，AM-MMT填充的复合材料属于插层型纳米复合材料，PP复合材料比PE复合材料更容易插层蒙脱土；纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度都随AM-MMT用量的增加有一最大值；DSC显示插层效果较好的纳米复合材料的Tg较低。     

纳米粒子分散状况对复合材料非等温结晶动力学行为的影响

采用低剪切应力下分散混合与普通熔融混合方法制备出聚丙烯／无机纳米粒子复合材料。使用扫描电子显微镜（SEM）观察其脆断表面发现;采用低剪切应力下分散混合方法制备的试样中纳米粒子以纳米尺度均匀分散于树脂基体中,而普通熔融共混方法制备的试样中,纳米粒子多以十几个以上的粒子团聚体形式存在。采用示差扫描量热（DSC）研究了聚丙烯及其复合材料的非等温结晶动力学,通过对t1/2、Zc、n和△E等结晶动力学参数的分析,证明了在同等含量下,纳米粒子以纳米尺寸均匀分散的聚丙烯／纳米碳酸钙复合材料更容易结晶,且结晶速率更快。     

纳米有机蒙脱土/聚丙烯复合材料性能与结构研究

采用双螺杆熔融混合造粒和单螺杆挤出制样的方法制备了纳米有机蒙脱土（OMMT）／PP复合材料。通过透射电子显微镜（TEM）及力学性能测试研究了复合材料的力学性能及纳米OMMT粒子的分散状况。结果表明,在纳米OMMT／PP复合体系中,纳米OMMT在基体中达到纳米级分散,同时,聚合物大分子链插入到纳米OMMT的层间,纳米OMMT的加入,不但使冲击强度显著提高,而且使弯曲弹性模量显著提高。     

纳米凹凸棒土母粒的制备及对聚丙烯性能的影响

将纳米凹凸棒土制备成母粒并与PP复合，制备n-ATP／PP纳米复合材料。对纳米复合材料的性能进行测试。结果表明，当纳米凹凸棒土质量分数为1％时，复合材料的拉伸强度达最大值；而冲击强度在纳米凹凸棒土质量分数为5％时，出现峰值。纳米凹凸棒土的加入一定程度上改善了复合材料的加工性能。     

PET/ZnO纳米复合材料的制备及结晶性能

通过纳米ZnO存在下的对苯二甲酸／乙二醇(TPA／EG)酯化和缩聚反应制备聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)／ZnO纳米复合材料，研究了纳米ZnO用量及其分散方式对PET粘均摩尔质量、纳米ZnO在复合物中的分散及聚乙二醇(PEG)结晶性能的影响。发现纳米ZnO及分散改性剂(PEG)的加入，对合成PET的粘均摩尔质量均有一定影响；纳米ZnO在EG中直接分散再缩聚形成的复合物中，纳米ZnO团聚严重、分散性差，PET的结晶度和结晶速率降低；在纳米ZnO分散过程中加入PEG可以降低纳米ZnO在复合物中的团聚，提高分散性，PET的结晶度和结晶速率提高。     

水镁石纳米纤维/PP复合材料的力学性能研究

采用化学作用与机械力结合的方法，将天然水镁石剥分到纳米纤维级；并采用有机分散剂将其均匀分散，然后使用常规工业挤出设备制备水镁石纳米纤维／PP复合材料。在这种纳米复合材料中，纳米纤维分散均匀，与PP高分子结合牢固，对PP复合材料的力学性能改善明显。     

不同亚微观形态的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究

通过控制不同的工艺条件,利用双螺杆挤出插层法制备出两种不同微观结构的聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料。利用透射电子显做镜观察发现．分别制备出了插层型和半插层型聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料,半插层型结构的材料中有机土分散更均匀,尺度更小。对两种纳米复合材料的物理性能测试表明,插层型纳米复合材料的缺口冲击强度提高幅度最大,同时耐热性并没有降低;半剥离型纳米复合材料的熔体质量流动速率降低幅度最大,屈服强度、弹性模量、耐热性提高幅度最大,缺口冲击强度略小于插层型。     

纳米二氧化硅改性尼龙11的研究

本文采用熔融共混法制备了尼龙11/纳米SiO2复合材料.研究了纳米SiO2的加入对尼龙11的力学性能的影响.通过电镜观察冲击断面形态发现:纳米SiO2均匀分散在尼龙11基体中,受冲击时基体产生了屈服.