尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的研究及应用

综述了尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的制备、结构、性能及应用，比较了插层聚合法和熔融共混法2种制备工艺，介绍了蒙脱土来源、尼龙品种对复合材料结构及性能的影响。     

熔融插层法制备聚合物/纳米蒙脱土的研究进展

简要介绍了熔融插层法制备聚合物／纳米蒙脱土复合材料的研究进展。结合热力学和动力学的分析，概括了熔融插层法一些理论上的研究进展。总结了目前关于熔融插层法制备聚合物／纳米蒙脱土复合材料及其表征的最新研究成果。     

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。     

SBS/蒙脱土复合材料的制备及其性能Ⅱ.复合材料的性能

分别采用大分子溶液插层法和大分子熔融插层法制备了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）／蒙脱土纳米复合材料．研究了材料的力学性能。纳米结构的形成对复合材料的性能产生显著影响,少量蒙脱士的引入可以明显改善SBS／蒙脱土复合材料的力学性能。无论溶液插层法制备的星型SBS／蒙脱土纳米复合材料,还是熔融插层法制备的线型SBS／蒙脱土纳米复合材料,其拉伸强度和断裂伸长率都同时增加。其中,溶液插层法制备的纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别较纯SBS增加了75％和55％;熔融法制备的纳米复合材料的托伸强度和断裂伸长率分别较纯SBS增加了70％和18％。     

直接熔融复合制备聚酰胺6／未改性蒙脱土纳米复合材料

在普通双螺杆挤出机上，基于未改性蒙脱土和聚酰胺6的直接熔融复合制备了纳米复合材料。通过插层剂的合理选择及不同插层剂的复配使用，可以得到具有插层刷离分散形态的聚酰胺6／未改性蒙脱土纳米复合材料。力学性能测试结果表明，有可能通过在聚酰胺6／未改性蒙脱土复合体系中插层剂的选择与调配实现同时增加聚酰胺6基体的强度和韧性的目的。在特定的插层剂复配条件下，复合材料的弯曲强度较基体增加20％，弯曲模量增加29％，同时干态冲击强度的增幅达70％以上。此外，还讨论了聚酰胺6／未改性蒙脱土复合体系的动态力学行为和流变性能。     

物理插层复合在聚合物/蒙脱土纳米复合材料制备中的应用

描述了物理插层复合的热力学原理,介绍了插层复合中插层剂的种类和聚合物／蒙脱土纳米复合材料的表征方法。综述了近年来国内外应用溶液插层和熔融插层两种物理插层法制备聚合物／蒙脱土纳米复合材料的具体实例。     

EVOH／有机蒙脱土插层复合材料的制备与表征

将经有机化处理过的蒙脱土与EVOH熔融共混制备插层复合材料，并对该复合材料进行了XRD分析，分析结果表明：聚合物基体已经插入了有机蒙脱土片层间；复合体系中蒙脱土含量越小，蒙脱土被插开的片层间距越大；当复合体系中有机蒙脱土含量≤8％时，形成剥离型复合材料；当有机蒙脱土含量在8％～15％时，形成插层型复合材料；当有机蒙脱土含量大于15％时，复合材料中蒙脱土片层间距无明显变化。对EVOH与蒙脱土熔融共混过程的扭矩分析表明：该复合材料熔融混合9min之后，达到均匀混合和完全塑化的状态。     

ABS/蒙脱土纳米复合材料的制备、结构及性能

将SAN／蒙脱土纳米复合材料与ABS高胶粉熔融共混得到ABS／蒙脱土纳米复合材料。对纳米复合材料的机械性能进行了表征．结果发现蒙脱土的加入一定程度上提高了ABS的杨氏模量和弯曲模量，但冲击强度有明显的降低。采用XRD、TEM和SEM对纳米复合材料的结构进行表征，结果表明在共混过程中，蒙脱土片层的物理特性导致其基本分布在橡胶粒子的表面．甚至造成粒子的变形和破裂；ABS／蒙脱土纳米复合材料在冲击过程中，蒙脱土片层的分散状态导致橡胶粒子不能发生塑性变形，冲击断面呈多孔形态。     

熔融插层法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料

综述了熔融插层法制备聚合物,蒙脱土纳米复合材料的新进展。熔融插层法制备聚合物,蒙脱土纳米复合材料具有设备简单、无单体限制和不需要溶剂的优点,并从热力学角度探讨了熔融插层法制备聚合物,蒙脱土纳米复合材料的不足以及改进措施。     

HDPE/PA6/OMMT复合材料的结构及性能研究

采用熔融插层法制备了HDPE／PA6／OMMT纳米复合材料,用XRD、TEM和SEM对复合材料进行了表征。测试表明,聚合物大分子链已经插层进入蒙脱土片层之间,形成了插层型纳米复合材料。当蒙脱土添加量为3phr时,蒙脱土以完全剥离的形态分散在分散相PA6中;当用量增加至7phr时,使得两相的结构发生了逆转,即多组分的HDPE成为分散相,而PA6成为连续相。当蒙脱土用量为3phr时复合材料表现出最佳的机械性能。     

母料法制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料及其性能

以高流动性聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为载体树脂,制备了接枝聚丙烯/有机蒙脱土插层母料,并以此为增强剂制备了PA6/接枝聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料,研究了有机蒙脱土(OMMT)含量对复合体系力学性能和耐热性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了复合材料的微观结构。结果表明:在所制备的插层母料中,PP-g-MAH大分子能够部分插入OMMT的晶片层间,其层间距有所增大。母料法制备的PA6/接枝聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料的力学性能得到了较大提高,当OMMT含量为6%时,拉伸强度和弯曲强度分别比PA6/PP-g-MAH共混体系提高了24%和25.1%。     

聚氯乙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

对钠基蒙脱土进行有机化处理,XRD表明有机阳离子已同钠离子发生离子交换。熔融法制备聚氯乙烯／蒙脱土插层复合材料,用X－射线衍射研究复合材料的结构,聚氯乙烯不能插层于钠基蒙脱土,但能插层于有机蒙脱土,形成剥离型纳米复合材料。采用DSC研究了聚氯乙烯／有机蒙脱土复合材料的玻璃化转变温度,研究结果表明,聚氯乙烯／有机蒙脱土比聚 乙烯／钠基蒙脱土复合材料的力学性能优异。     

聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

用烷基季铵盐对钠基蒙脱土进行有机化处理,使其成为有机蒙脱土。X射线衍射（XRD）表明有机阳离子已同钠离子发生离子交换作用,导致层间距扩大。用熔融插层法制备聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料,测试了力学性能。通过XRD、DSC等手段研究了其结构与结晶行为,并与聚丙烯进行了对比。实验表明,通过熔融插层可使聚丙烯插层于蒙脱土片层之中,且所得聚合物的冲击强度有所提高。     

OMMT/BIIR纳米复合材料的结构与性能研究

采用熔体插层法制备有机蒙脱土(OMMT)/BIIR纳米复合材料.结果表明,OMMT/BIIR纳米复合材料是有序插层型纳米复合材料,在OMMT用量(0～15份)较小的情况下,其物理性能随着OMMT用量的增大明显提高;与BIIR胶料相比,其气密性优异.     

PP/PA6/OMMT复合材料力学性能与结晶性能的研究

采用3种不同有机改性过的蒙脱土(牌号为DK2,DK3,DK5)熔融插层法制备了PP/PA6/OMMT纳米复合物材料,在此基础上使用1%～7%的DK2的蒙脱土再次制备PP/PA6/OMMT纳米复合物材料,借助力学性能测试和差示扫描量热法(DSC)对体系的力学性能和结晶性能进行了研究。结果表明:使用DK2制备的复合材料的力学性能优于使用DK3和DK5制备的复合材料的力学性能;相对于纯PP,PP/PA6/OMMT纳米复合物材料随OMMT含量的增加,拉伸强度和弯曲强度是先增加后降低,最大下降幅度分别为8.7%和5.3%;冲击韧性一直上升达到9.61kJ/m2。OMMT的加入,对PP/PA6有异相成核的作用,提高PP/PA6的结晶速率和结晶度。     

剥离型(苯乙烯/马来酸酐)共聚物/蒙脱土纳米复合材料的制备

研究了制备剥离型(苯乙烯/马来酸酐)共聚物(SMAH)蒙/脱土(MMT)纳米复合材料的方法。研究表明,通过原位插层及熔融插层只能制备出插层型的SMAH/MMT纳米复合材料。为了制备剥离型的SMAH/MMT纳米复合材料,先将尼龙6(PA6)与MMT熔融插层制备出PA6/MMT纳米复合材料,再用抽提的方法将PA6/MMT复合材料中的部分PA6除去,得到含有少量PA6的剥离型MMT,然后将剥离型MMT与SMAH共混,从而制备出剥离型的SMAH/MMT纳米复合材料。该复合材料的粘度低于SMAH,且具有较好的加工性能。     

UHMWPE/MMT纳米复合材料的研制

采用复配阳离子交换剂对蒙脱土（MMT）进行有机化处理,通过固相接枝技术对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）进行表面改性,然后采用熔融插层法制备UHMWPE／MMT纳米复合材料。XRD和SEM分析表明,MMT在UHMWPE基体中达到了纳米级分散,同时,有机MMT能较大幅度改善UHMWPE的流动性能,少量有机MMT的加入就可使UHMWPE的力学性能有所提高,     

熔融插层制备聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料及其性能研究

通过加入适量马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH),用熔融插层法制备了聚乙烯(PE)／蒙脱土(MMT)纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等表征了复合材料的微观结构和形态。结果表明聚乙烯分子链已插入蒙脱土片层间,实现了插层复合。复合材料热稳定性和对气液阻透性的测定结果表明,与基体聚乙烯相比,复合材料的热分解温度有所提高,对有机溶剂及气体的阻性也有较大改善。     

PET/蒙脱土纳米复合材料的流变性能

采用毛细管流变仪的方法，研究具有反应活性的有机蒙脱土与聚对苯二甲酸乙二酯通过原位聚合和熔融共混所得的2种插层复合材料的流变行为。结果表明，2种插层方法制备的纳米复合材料在熔融流变性能方面具有较大的差异，熔融共泥时更表现出无机填充聚合物体系的普通特征。熔融插层复合材料在低浓度复合时会出现高浓度大颗粒粒子填充聚合物体系类固体行为的屈服现象。     

Effect of clay modification on the morphological,mechanical, and thermal properties of polyamide 6/polypropylene/montmorillonite nanocomposites

Polyamide 6/polypropylene (PA6/PP = 70/30 parts) blends containing 4 phr (parts per hundred resin) of organophilic montmorillonite (OMMT) were prepared by melt compounding. The sodium montmorillonite (Na‐MMT) was modified using three different types of alkyl ammonium salts, namely dodecylamine, 12‐aminolauric acid, and stearylamine. The effect of clay modification on the morphological and mechanical properties of PA6/PP nanocomposites was investigated using x‐ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), tensile, flexural, and impact tests. The thermal properties of PA6/PP nanocomposites were characterized using thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), and heat distortion temperature (HDT). XRD and TEM results indicated the formation of exfoliated structure for the PA6/PP nanocomposites prepared using stearylamine modified montmorillonite. On the other hand, a mixture of intercalated and exfoliated structures was found for the PA6/PP nanocomposites prepared using 12‐aminolauric acid and dodecylamine modified montmorillonite. Incorporation of OMMT increased the stiffness but decreased the ductility and toughness of PA6/PP blend. The PA6/PP nanocomposite containing stearylamine modified montmorillonite showed the highest tensile, flexural, and thermal properties among all nanocomposites. This could be attributed to better exfoliated structure in the PA6/PP nanocomposite containing stearylamine modified montmorillonite. The storage modulus and HDT of PA6/PP blend were increased significantly with the incorporation of both Na‐MMT and OMMT. The highest value in both storage modulus and HDT was found in the PA6/PP nanocomposite containing stearylamine modified montmorillonite due to its better exfoliated structure. POLYM. COMPOS., 31:1156–1167, 2010. © 2009 Society of Plastics Engineers