固相法改性蒙脱土在聚氯乙烯中的应用

采用插层剂季磷盐和KH-560硅烷偶联剂对钠基蒙脱土进行固相法改性得到有机蒙脱土,并通过熔融插层法制备了聚氯乙烯(PVC)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,通过哈克流变仪、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试对比了钠基蒙脱土(MMT)和OMMT增强PVC复合材料的结构和性能。研究发现,蒙脱土、季磷盐与KH-560质量份为100∶10∶4时改性效果最佳,OMMT最佳用量为3份,PVC/OMMT3的流变性能明显优于PVC/MMT3,且PVC/OMMT材料中有机蒙脱土的层间距较大、层片分散更均匀。     

有机硅丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合乳液的制备及表征

以十二烷基苯磺酸(DBSA)为插层剂改性蒙脱土(MMT),制得了有机蒙脱土(OMMT)。采用原位插层聚合法,以OMMT、八甲基环四硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷以及甲基丙烯酸酯甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为原料,制备了有机硅丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合乳液。考察了OMMT用量对乳胶粒径及乳胶膜性能的影响,并对OMMT及乳胶膜的结构进行了表征。结果表明:当OMMT的用量为2.0%时,乳胶粒子尺寸为纳米级,乳胶膜的耐热性以及各项物理机械性能均得到明显改善。XRD分析表明,MMT变为OMMT后,其层间距从1.23nm增大至1.54nm。FT-IR分析表明,有机硅和丙烯酸酯单体在OMMT层间发生接枝聚合反应。     

有机蒙脱土的复合插层及分散性研究

以钠基蒙脱土(MMT)为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和己内酰胺为插层剂制备了复合插层有机蒙脱土(OMMT).红外光谱分析(IR)、热重分析(TGA)和X射线衍射分析(XRD)表明,有机插层剂已进入蒙脱土的层间,CTAB/己内酰胺复合插层有机蒙脱土的层间距大于单阳离子CTAB插层有机蒙脱土的层间距.Molau实验结果表明,这种有机蒙脱土在有机介质中表现出很好的分散性.     

蒙脱土有机改性对丁基橡胶复合材料微观结构与性能的影响

采用季铵盐有机改性蒙脱土(OMMT)与丁基橡胶(IIR)机械共混和硫化制备成复合材料。研究了蒙脱土有机改性前后对复合材料的微观结构、力学和芥子气防护性能的影响。透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)显示IIR/OMMT复合材料为插层型纳米复合材料,而IIR/MMT为未插层的微米复合材料。复合材料的微观结构和填料的界面活性对其力学性能影响重大,IIR/OMMT复合材料的力学性能明显优于IIR/MMT复合材料的力学性能。添加有机或无机蒙脱土都可使芥子气在丁基橡胶中的扩散系数显著降低。而芥子气在IIR/OMMT中的扩散系数更低,这显示出IIR/OMMT复合材料的芥子气防护性能更加优异。     

蒙脱土/聚苯乙烯复合材料的热分解成炭行为

将聚苯乙烯(PS)树脂与不同种类蒙脱土(MMT)进行熔融复合制备MMT/PS复合材料, 通过X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)对复合材料的微观结构进行了研究。采用SEM、 EDX、 XRD、 氧指数法和锥形量热法研究了复合材料的热分解成炭行为和燃烧性能。结果表明: 用蒙脱土原土(NaMMT)制备的NaMMT/PS复合材料是一种简单物理混合物, 用有机蒙脱土(OMMT)制备的OMMT/PS复合材料是一种插层-部分剥离型纳米复合材料。MMT与PS质量比为6:100时, OMMT/PS复合材料的热释放速率峰值和平均值分别只有NaMMT/PS复合材料相应值的70.7%和67.4%, 火灾性能指数(FPI)是后者的1.2倍, 氧指数比后者增加1.0%, 热分解残余物表面碳元素含量是后者的2.5倍。OMMT/PS复合材料热分解后在材料表面生成一层厚厚的致密、 连续的含碳硅酸盐残余物层, 起到良好的阻燃作用, 而NaMMT/PS复合材料几乎没有成炭能力, 其热分解产物全部来自NaMMT本身的热分解, 阻燃性能很差。     

原位乳液插层法制备PBA/OMMT纳米复合母料及其在ABS中的应用

通过原位乳液插层法制备高有机蒙脱土(OMMT)含量的聚丙烯酸丁酯/有机蒙脱土(PBA/0MMT)纳米复合物,将其作为母料与ABS进一步熔融插层制得力学性能良好的ABS/OMMT纳米复合材料,并通过XRD、TGA和TEM等对材料进行了表征.结果表明:制得的PBA/OMMT母料为插层型纳米复合物,OMMT片层间距从2.38nm增大到3.85nm;采用母料法制备ABS/OMMT纳米复合材料,ABS链段易插层进入OMMT层间,使OMMT片层在ABS基体中达到剥离并以纳米尺度均匀分散,较好地保持了ABS的缺口冲击强度.     

聚氨酯弹性体/有机蒙脱土纳米复合材料合成和性能

采用性能优异的有机插层剂对蒙脱土(MMT)进行改性,制备有机化蒙脱土(OMMT)。通过单体插层法合成了聚氨酯弹性体(EPU)/OMMT纳米复合材料;采用红外光谱(FTIR)、X衍射(WAXD)、透射电镜(TEM)等手段分析了材料结构,并比较了该纳米复合材料的物理机械性能。     

St-PMI-AN/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

采用乳液插层聚合的方法制备了苯乙烯（St）-N-苯基马来酰亚胺（PMI）-丙烯腈（AN）/蒙脱土纳米复合材料,并对复合材料的结构、热性能及力学性能进行了表征.结果表明,与蒙脱土插层复合后,复合材料的综合性能有很大提高.采用未经有机化处理的蒙脱土（MMT）制备St-PMI-AN/MMT纳米复合材料,制备工艺比采用有机化蒙脱土（OMMT）简单,而且得到的复合材料的综合性能与St-PMI-AN/OMMT相当,甚至其冲击强度略高.     

无卤阻燃尼龙66/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

选用有机插层剂对蒙脱土(MMT)进行有机化处理后,使用熔融插层法制备了无卤阻燃尼龙66/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,测试了其力学性能及阻燃性能.结果表明,有机蒙脱土和少量纳米SiO2的加入能够提高材料的力学性能,当SiO2加入量为2%、蒙脱土含量为3%时,材料的冲击性能相对提高了19%,拉伸与弯曲性能也有所提高;当OMMT:SiO2为3:2,APP:MA为5:4,ZnO:APP比值为1.5:10时,材料的极限氧指数较纯聚合物提高了33.3%.     

有机改性蒙脱土对聚乙烯稳定性影响

用甜菜碱为有机改性剂对蒙脱土(MMT)进行有机改性,使其变为有机蒙脱土(O-MMT),并采用熔融插层法制备了聚乙烯/有机蒙脱土(PE/O-MMT)复合材料。通过特性黏度分析了不同含量有机改性蒙脱土的聚乙烯/有机蒙脱土复合材料样品膜在人工加速老化实验下的光降解特性,并采用扫描电镜分析了有机蒙脱土含量为0%和4%的聚乙烯/有机蒙脱土复合膜表面形貌。结果表明:有机改性蒙脱土(O-MMT)能有效提高聚乙烯的光降解稳定性。     

共插层剂改性蒙脱土制备尼龙1010/蒙脱土纳米复合材料

以间甲酚(MC)、尼龙66盐(NS)分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)共插层改性蒙脱土，制备了尼龙1010／蒙脱土纳米复合材料。TG和WAXD实验结果表明，采用共插层剂改性的蒙脱土的片层间距显著增大，且热分解温度较高；蒙脱土的引入改善了尼龙1010的拉伸性能、弯曲性能和热变形温度，冲击韧性基本保持；蒙脱土的加入可能改变了尼龙1010的结晶结构，且使尼龙1010的结晶温度升高。共插层剂两组分所起的作用不同，CTAB的插入有利于蒙脱土片层间距的扩开，MC和NS则起到了界面相容剂的作用．有利于基体树脂与蒙脱土片层的复合。     

二元阳离子表面活性剂的CMC及相互作用

采用紫外法和荧光法测定了二元阳离子混合表面活性剂体系(十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十四烷基三甲基溴化铵)的临界胶束浓度(CMC)。在正规溶液理论的基础上计算出形成胶束时的相互作用参数βm、超额自由能ΔGex和胶束组成xi,分析结果表明,两种二元体系的CMC值介于纯组分之间,胶束中的组成都与理想混合有一定偏差;胶束相中两组分间的作用力为吸引力;当胶束相中CTAB的摩尔分数增大时,吸引力增强。     

Successful intercalation of DNA into CTAB-modified clay minerals for gene protection

Montmorillonite (MMT) and rectorite (REC) are clay minerals that consist of hydrated aluminum silicate with Si–O tetrahedrons on the bottom of the layer, Al–O(OH)₂ octahedrons on the top, and various exchangeable ions such as Na⁺ and Ca²⁺ in interlayer. However, the driving force for intercalation of double-stranded DNA is not sufficient to open up the gallery of MMT and REC and allows the intercalation to occur. Furthermore, the external surface of MMT and REC is hydrophilic rather than organophilic. In the study, cationic hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) is chosen to modify MMT and REC to make clay minerals more compatible with DNA. CTAB intercalates into the galleries of clay minerals and expands the basal spacing for DNA intercalation. Novel CTAB-clay/DNA hybrids are synthesized for the first time, with their structure investigated by X-ray diffraction and Fourier transform infrared. Gel electrophoresis analysis confirms that the CTAB-modified clay could protect DNA from degradation of DNase I. UV absorption spectroscopy and circular dichroism indicate that the modified clay minerals can provide a capacity for protecting DNA from damage induced by heavy metals. In addition, the intercalated DNA can be recovered readily under alkaline conditions. Therefore, CTAB-clay/DNA hybrids are potential materials for storage of genetic information.     

蒙脱土插层纳米复合材料改性涂料研究

采用双子季铵盐（GeminiC1）6表面活性剂和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）表面活性剂分别与钠基蒙脱土（Na-MMT）进行阳离子交换后,制备了新的有机蒙脱土（GeminiC16-MMT和CTAB-MMT）,通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等对有机蒙脱土进行表征并对其分散性做了测试。又用蒙脱土插层纳米复合材料改性水性涂料,并进行了性能测试表征,结果显示,经改性涂料的性能均有不同程度的提高。     

有机蒙脱土/聚氨酯弹性体复合材料的微观形貌及力学性能

以十八烷基三甲基氯化铵（OTAC）为改性剂,通过离子交换法改性钠基蒙脱土（MMT）制得有机蒙脱土（OMMT）;以聚丙二醇（PPG）和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）为单体,1,4-丁二醇（BDO）为扩链剂,合成聚氨酯弹性体（PUE）基体;并采用预聚体法制备了OMMT/PUE复合材料。FTIR和XRD测试结果表明:OMMT在2 921 cm-1和1 469 cm-1处出现-CH₂吸收峰,表明OTAC分子链成功插入到OMMT片层,由OMMT的耐热性推算OTAC的插层量为24%,且OMMT的层间距较MMT增加了0.7 nm。OMMT/PUE复合材料的SEM和XRD结果显示:适量的OMMT在PUE基体中均匀分散,且以完全剥离的形式存在,其主要原因是:一方面由于OTAC分子与PUE软链间存在较强的作用,另一方面OMMT表面活性基团与基体间也存在一定的界面作用,两种作用均有利于提高OMMT/PUE复合材料的力学性能。力学性能测试结果表明:当OMMT的含量为3wt%时,OMMT/PUE复合材料的拉伸强度、扯断伸长率及断裂拉伸强度比PUE分别提高了37%、28%和34%,力学性能得到明显改善。      

Intercalation behavior and enhanced dewaterability of waste sludge of cationic polyacrylamide/montmorillonite composite synthesized via in situ intercalation polymerization

Montmorillonite was rendered organophilic with acryloxyethyl dodecyl dimethyl ammonium bromide (denoted as OMMT-AD), and a series of cationic polyacrylamide (CPAM)/OMMT-AD composites were synthesized via an in situ intercalation polymerization. It was found that with increasing AD content, the interlayer spacing of OMMT and the thickness of the intercalated AD chains increased, and the saturation content of AD molecules in the MMT layers was 2.0 CEC. Some orderly structures of AD molecules formed between the MMT layers, and MMT was proposed to present lateral-monolayer, lateral-bilayer and paraffin-type monolayer conformations in the confined space of MMT. The cationic degree and reduced viscosity of the CPAM/OMMT-AD composites decreased with the increase of the OMMT-AD content. The strong intermolecular interaction appeared between the CPAM and the OMMT-AD, and the OMMT-AD platelets dispersed well with an exfoliated state in CPAM matrix as indicated by X-ray diffraction analysis and TEM observation. Compared with solution intercalation, the composites prepared by in situ intercalation polymerization had better stability and dispersion of MMT in the CPAM matrix. The dewaterability of the waste sludge was improved by using CPAM/OMMT-AD composites.     

Preparation and properties of poly HTBN-based urethane--urea/organo reactive montmorillonite nanocomposites

With ultrasonic assistant mixing way, an intercalated mixture of polyol/organo reactive montmorillonite (ORMMT) was pretreated. The prepolymer composed MMT clay was prepared by reaction of polyol/ORMMT mixture with toluene diisocyanate (TDI). The resultant prepolymer reacted with extender (DMTDA) and then the polyurethane--urea/organo reactive montmorillonite (PUU/ORMMT) nanocomposites were obtained. The structure, morphology and properties of PUU/ORMMT nanocomposites were characterized by FT-IR, TEM, AFM, strain-stress machine, TGA, and dynamic mechanical analysis (DMA). The results showed that when the OMMT content is 3%, the PUU/ORMMT nanocomposities performed super mechanical properties. Because of the presence of ORMMT, both T_g of the soft segment and tanδ of the PUU increased, and the decomposition temperature for the first step and the second step increased respectively. TEM images showed that the organophilic MMT particles in the PUU composite exhibit a high degree of intercalation and exfoliation.     

悬浮聚合法制备纳米蒙脱土/聚合物( 苯乙烯-共聚-二乙烯基苯) 复合材料及性能

采用悬浮聚合法制备了纳米蒙脱土/聚合物(苯乙烯-共聚-二乙烯基苯) 复合材料。钠基蒙脱土(SMMT) 经十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 离子交换后获得有机蒙脱土(OMMT) 。采用XRD 和FTIR 分析表征了有机蒙脱土的结构与性能。通过XRD、TEM、SEM、和FTIR 对复合材料微观结构进行了表征; 通过热重分析仪( TG) 对复合材料的热稳定性能进行了研究。讨论了蒙脱土含量和交联剂用量对复合材料热稳定性能的影响。结果表明, 钠基蒙脱土的层间距为1. 48 nm , 经有机改性蒙脱土的层间距为2. 85 nm , 纳米蒙脱土/聚合物复合材料的层间距约为4 nm; 纯聚苯乙烯最大质量损失温度为399 ℃, 当蒙脱土含量为5 %、交联剂用量为10 %时, 纳米蒙脱土/聚合物最大质量损失温度提高到437 ℃。在实验条件下, 纳米蒙脱土/聚合物复合材料具有更好的热稳定性能。      

钠基蒙脱土的有机改性及其表征

为了改善蒙脱土的层间结构,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)对钠基蒙脱土进行有机插层改性,并且考察了有机阳离子种类、反应温度、pH值及有机阳离子加入量对插层效果的影响。使用X射线衍射仪 (XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)对样品进行了系统的分析。结果表明,OTAC插层效果比CTAB好,适宜的改性温度为80℃,在一定的范围内,pH的减小有利于插层,有机阳离子加入量为2倍于阳离子交换容量(CEC)时插层效果最理想。在此条件下,成功制备了有序高层间距纳米有机蒙脱土,晶面间距达到4.12 nm,甚至有部分片层剥离。     

Dielectric properties and structural dynamics of melt compounded hot-pressed poly(ethylene oxide)–organophilic montmorillonite clay nanocomposite films

The dielectric properties of melt compounded hot-pressed nanocomposite films consisting of a poly(ethylene oxide) (PEO) and organophilic montmorillonite (OMMT) clay surface modified with trimethyl stearyl ammonium as filler with increasing amount up to 20 wt.% OMMT were investigated in a frequency range of 20 Hz–1 MHz at 30 °C. The predominance of OMMT exfoliated structures in PEO–OMMT nanocomposites were recognized by a decrease of the real part of complex dielectric function. OMMT concentration dependent dielectric and electric modulus relaxation times have revealed that the interactions compatibility between PEO molecules and dispersed OMMT nano-platelets in PEO matrix governs the PEO segmental dynamics. A.C. conductivity of these nanocomposites increases by two orders of magnitude in the experimental frequency range.