有机修饰剂对环氧树脂/粘土纳米复合材料结构的影响EI北大核心CSCD

分别用质子化的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(HDMP30)、质子化的十八胺(HODA)及氯化胆碱(CC)作为有机修饰剂对原始粘土进行改性,通过"粘土淤浆复合法"合成了环氧树脂/粘土纳米复合材料。采用透射电镜及X射线衍射研究了"粘土淤浆复合法"工艺中有机修饰剂的种类对环氧树脂/粘土纳米复合材料微观结构的影响。结果表明,憎水性的HODA改性粘土所制备的纳米复合材料只能形成插层结构;带有亲水基团羟基的CC改性粘土为剥离与插层混合型结构;而既带有亲水基团又与环氧预聚体有良好相容性的HDMP30改性的粘土则可形成高度无规剥离结构。阐明了3种不同类型有机修饰剂改性粘土所导致的不同微观结构形成的机理。     

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。     

反应型有机修饰剂对环氧树脂/粘土纳米复合材料热/机械性能的影响

使带有环氧基团的三缩水甘油基对氨基苯酚(TGPAP)分别与溴代正丁烷(BB)、2-溴乙醇(BE)反应,合成了反应型粘土有机修饰剂溴化(正定烷基)双环氧基(4-环氧醚基)铵(TGPAPB)和溴化(2-羟乙基)双环氧基(4-环氧醚基)铵(TGPAPE)。用这两种修饰剂改性粘土,分别制备出具有相同反应官能团但与环氧树脂的相容性略有不同的两种有机化粘土(B-Clay和E-Clay)。再用“粘土淤浆复合法”制备出两种环氧树脂/粘土纳米复合材料,研究了两种反应型有机修饰剂对纳米复合材料的结构和性能的影响。结果表明：带有羟基的E-Clay以高度无规剥离形式均匀分布在环氧树脂基体中;而B-Clay则形成了无规剥离/插层混合结构。两种粘土均参与固化反应在环氧树脂基体和粘土片层间产生了较强的界面作用力,从而显著提高了纳米复合材料的拉伸强度。粘土质量分数为3%的两种纳米复合材料,其拉伸强度分别达到32.4 MPa(E-Clay)和28.0 MPa(B-Clay),比对应的纯环氧树脂聚合物分别提高了76.47%和52.51%。同时,这两种纳米复合材料的玻璃化转变温度(T_g)也略有提高。     

无规剥离结构环氧树脂/粘土纳米复合材料的制备及剥离机理

用质子化的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)通过阳离子交换反应对原始粘土进行修饰,采用一种与新的制备方法——"湿粘土加入法"合成了环氧树脂/粘土纳米复合材料。透射电镜(TEM)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。利用X射线衍射(XRD)跟踪了粘土片层在复合材料制备过程各阶段的分散状况,初步阐明了粘土片层在环氧树脂中的剥离机理:粘土片层在固化反应之前已经实现了在环氧预聚体中的剥离。有机改性剂带有的亲水基团及能与环氧树脂反应的叔胺基对形成剥离结构纳米复合材料有决定性作用。     

环氧树脂/粘土纳米复合材料的制备与性能研究

研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层和剥离行为,制备了两种环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料并测试了其力学性能。实验结果表明,环氧树脂与有机土的相容性好,二者混合时环氧树脂很容易插入到粘土层间。使用经不同有机阳离子处理的两种有机蒙脱土,分别制得插层型和剥离型环氧/粘土纳米复合材料,力学性能结果表明,剥离型纳米复合材料的性能优于同组成的插层型纳米复合材料。     

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。     

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。     

胺类固化剂-插层剂体系对粘土在环氧树脂中剥离的影响

在对胺类固化剂-插层剂体系分析的基础上,选定叔胺类固化剂(BDMA)-Bronsted酸类插层剂(CH3(CH2)11NH3Cl)体系,制得了环氧树脂/粘土纳米复合材料,复合材料的XRD分析表明粘土在环氧树脂中已经剥离.结合有关研究成果,得出以下结论:在其他条件合适的情况下,只要插层剂为Bronsted酸类或者固化剂为叔胺类,就能得到剥离型的环氧树脂/粘土纳米复合材料.     

聚合物/粘土纳米复合材料中有机改性剂的研究进展

粘土的有机化改性是制备聚合物/粘土纳米复合材料的关键步骤。文中综述了近年来此领域的最新研究进展,详细介绍了不同有机铵盐、多功能引发剂和功能化插层剂作为改性剂的情况,以及粘土接枝改性和低聚物相容剂改性的效果。重点介绍了新型有机改性剂的组成、结构、性质、改性机理及改性后纳米复合材料的性能和应用。最后总结了改性剂设计和使用的研究方向。     

聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展

聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料是一新兴复合材料,具有优异的性能,是当前材料科学的研究热点之一。本文作者首先简要概述了层状硅酸盐的结构及其表面修饰,其中LS的离子交换容量和插层剂的种类是制备PLS纳米复合材料的关键因素之一;然后介绍了PLS纳米复合材料的制备方法、微观结构及其特点,其主要制备方法是插层复合法,包括插层聚合法和聚合物插层法两种;最后展望了PLS纳米复合材料的发展、特性及应用。      

固化剂类型与固化条件对环氧/粘土纳米复合材料插层剥离行为的影响

本文作者选用了5种不同类型的胺类固化剂:二乙烯三胺(DETA),二氨基二苯基甲烷(DDM),2.4.6三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30),增韧改性胺和低温固化改性胺。考察了固化剂类型,固化温度和时间对环氧树脂/粘土纳米复合材料插层剥离行为的影响。固化程度和粘土层间距分别采用FT-IR和XRD,TEM检测。结果表明:环氧/粘土的插层与剥离行为与所选用的五种固化剂类型关系不大,而主要取决于固化工艺参数。在合适的固化条件下,当环氧树脂在粘土层间的固化速度大于层外固化速度,达到基本固化时,就能实现粘土的剥离,得到环氧/粘土纳米复合材料。     

一种促进粘土在环氧树脂中剥离的方法研究

使用对环氧树脂的固化反应有促进作用的有机阳离子对粘土进行有机化处理，得到的有机土与环氧树脂混合后，尽管其层间距较小，层间容纳的环氧树脂较少，但由于催化作用使层间环氧树脂固化较快，结果在环氧的固化过程中粘土更易剥离，从而得到粘土剥离程度较高的环氧树脂／粘土纳米复合材料。这一研究为制备粘土剥离程度更高、性能更好的环氧／粘土纳米复合材料提供了有效的方法。     

有机粘土/聚醚砜/环氧树脂杂化纳米复合材料的制备和性能

分别用溶剂法和熔融法成功制备了有机粘土/聚醚砜/环氧树脂杂化纳米复合材料,对其拉伸性能、断裂韧性、热性能和微观结构进行了研究。结果表明:两种杂化纳米复合材料的拉伸强度可达75 MPa以上,模量可达3.0 GPa以上,断裂韧性可达1.1 MPam1/2以上。观察到了聚醚砜和有机粘土对环氧树脂的协同增韧现象。聚醚砜/环氧树脂基体具有半互穿网络结构,有机粘土片层呈有序剥离形态。用溶剂法制备的杂化纳米复合材料样本的玻璃化转变温度(Tg)在170℃以上,用熔融法制备的样本的Tg在180℃以上。     

环氧/粘土纳米复合材料插层/解离行为的研究进展

从环氧树脂/粘土纳米复合材料的结构类型、制备方法以及影响粘土在环氧树脂中插层/解离的因素(烷基铵改性剂、粘土特性、固化剂、固化工艺)、粘土插层/解离的热力学和动力学等方面对环氧树脂基纳米复合材料的研究进展进行了较为深入而详尽的综述.     

桐油酸酐固化环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的研究

通过阳离子交换的方法将蒙脱土进行有机化处理，使蒙脱土由亲水性变成亲油性且层间距扩大，采用浇模固化成型法制备环氧树脂／桐油酸酐／蒙脱土纳米复合材料，并用XRD，DMTA等手段研究有机蒙脱土在环氧树脂中的剥离行为，研究发现，加入桐油酸酐固化剂后，粘土被剥离而得到剥离型的纳米复合材料，而且工艺条件的变化并不明显改变剥离的效果，DMTA测试表明桐油酸酐固化的环氧树脂的玻璃化转变温度随着粘土的加入而降低。     

Epoxy/Clay有机-无机纳米复合材料

通过插层复合的方法可以制备环氧树脂/粘土纳米复合材料，大幅度提高材料的机械力学性能。制备中，插层剂的选择和使用是关键，应加强插层剂的合成，筛选及插层工艺以及粘土层内层外插层剂、固化剂、单体、粘土片层之间相互作用即插层机理的研究。此外，环氧树脂/粘纳米复合体系最佳固化条件（树脂/固化剂比例，固化时间等）的选择也是制备过程中不可忽视的问题。     

邻苯二甲酸二烯丙酯/蒙脱石纳米复合材料的微观结构及力学性能

利用几种不同表面活性剂(插层剂)改性蒙脱石制备邻苯二甲酸二烯丙酯/蒙脱石(DAP/MMT)复合材料,研究了插层剂的结构对复合材料微观形态及力学性能的影响。利用广角X射线衍射(WAXD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及力学性能测试(弯曲和冲击测试)对复合材料进行了表征。WAXD及TEM结果表明,利用含长链的有机蒙脱石(O-MMT)制备复合材料时,尽管插层剂的结构不同,均只能制备有序插层型纳米复合材料。与纯DAP固化树脂相比,加入含长链的O-MMT可提高复合材料的力学性能,并且,含可聚合基团的O-MMT对复合材料力学性能的改善效果更为明显。     

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。     

尼龙6/POE/粘土纳米复合材料的研究

采用熔融方法制备出尼龙(PA)6/POE/粘土纳米复合材料,并对其力学性能及微观形态进行了研究.力学性能测试结果显示,PA6/POE/粘土纳米复合材料具有良好的力学性能,特别是其缺口冲击强度有显著提高,PA6/POE/粘土纳米复合材料有较好的韧性;广角X射线衍射分析显示,当有机粘土含量比较低时,有机粘土基本上剥离于PA6基体中;电子扫描电镜照片显示,POE相以岛状结构均匀分散于PA 6基体中.     

聚氨酯和蒙脱土协同增韧增强环氧树脂

采用聚合物互穿技术与原位插层聚合相结合的方法制备了有机蒙脱土修饰的环氧树脂/聚氨酯互穿网络纳米复合材料.傅立叶红外光谱,X射线衍射及透射电镜分析表明剥离或插层的蒙脱土片层表面羟基能与环氧树脂/聚氨酯基体发生交联反应,并且均匀分散在环氧树脂/聚氨酯基体中.力学性能测试结果表明聚氨酯,蒙脱土的加入同时增加了环氧树脂的拉伸强度和断裂韧性.扫描电镜分析表明聚氨酯和蒙脱土协同增韧增强环氧树脂的主要原因为剪切屈服和微裂纹增韧.