BMI树脂/蒙脱土纳米复合材料(Ⅱ)——纳米复合材料的制备及表征

以烯丙基三苯基溴化(AP)作为界面改性剂对钠基蒙脱土进行改性,得到有机蒙脱土(OMMT),然后采用原位聚合方法制备二烯丙基双酚A改性二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)树脂/OMMT纳米复合材料。采用FT-IR、WAXD、TEM、TGA等研究了纳米复合材料的结构和性能。研究表明,AP中的烯丙基官能团能与BMI单体中酰亚胺环上的双键发生反应;当OMMT含量少时得到剥离型纳米复合材料,而当OMMT含量多时得到插层型纳米复合材料;复合材料体系的热性能明显优于基体树脂。     

聚醚醚酮和烯丙基化合物改性双马来酰亚胺复合材料微观结构及力学性能

采用浓H₂SO₄氧化聚醚醚酮（PEEK）得到磺化聚醚醚酮（SPEEK）,以3,3'-二烯丙基双酚A （BBA）、双酚A双烯丙基醚（BBE）为活性稀释剂、SPEEK为改性剂、双马来酰亚胺（BMI）树脂为基体,浇注成型制备SPEEK/BBA-BBE-BMI复合材料,同时研究了SPEEK的改性效果及复合材料微观形貌与力学性能。结果表明：SPEEK改性效果较好,在FTIR中存在明显的磺酸基团特征峰,SEM和能谱分析表明,SPEEK微观形貌变化明显,硫元素含量较高;SPEEK/BBA-BBE-BMI复合材料的微观形貌显示,SPEEK在基体中呈现直径为2 μm左右的多孔状两相结构,且分散均匀,此多孔结构改善了复合材料的断裂形貌,由脆性断裂转变为韧性断裂,当断裂纹遇到SPEEK组分时受阻而出现不规则发散,此变化会赋予复合材料更加优异的性能。力学性能测试结果显示,当SPEEK含量为5wt%时,SPEEK/BBA-BBE-BMI复合材料的弯曲强度和冲击强度达到最佳,分别为147.93 MPa和15.74 kJ/mm²,分别比基体提高了49.47%和66.21%。     

马来酸酐接枝氧化石墨烯并改性双马树脂复合材料的微观结构及力学性能

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并用马来酸酐(MAH)接枝改性制得MAH接枝氧化石墨烯(MAH-GO)。以二烯丙基双酚A (BBA)和双酚A双烯丙基醚(BBE)为活性稀释剂,4,4’-二氨基二苯甲烷型双马来酰亚胺(MBMI)为反应单体合成MBMI-BBA-BBE (MBAE)树脂基体;并以MAH-GO为增强体通过原位聚合制得MAH-GO/MBAE复合材料,表征MAH-GO的微观结构及其对复合材料力学性能的影响。结果表明:MAH成功接枝在GO表面,片层结构清晰,且表面出现褶皱,采用化学滴定法测定接枝率约为11.32%。MAH-GO/MBAE复合材料的微观形貌结果表明,当适量的MAH-GO加入体系中后,MAH-GO/MBAE复合材料断裂纹呈“树枝状”无规则发散,为典型的韧性断裂。当MAH-GO添加量为0.5wt%时,MAH-GO在基体中分散均匀,MAH-GO/MBAE复合材料的冲击强度和弯曲强度分别为15.88 kJ/m2和142.13 MPa,比基体树脂分别提高了67.68%和43.61%,力学性能得到明显改善。      

聚丙烯腈/钠基蒙脱土纳米复合材料的结构和性能研究

采用乳液聚合法制备了聚丙烯腈/钠基蒙脱土(Na-MMT)纳米复合材料,并通过湿法纺丝得到了Na-MMT纳米复合腈纶纤维.用X射线衍射仪表征了纳米蒙脱土在腈纶基体中的分散情况,并用热重分析法和电子单纱强力仪对纤维的热稳定性能和力学性能进行了表征.结果表明,通过乳液分散聚合法,层状蒙脱土剥离,并均匀分散在聚丙烯腈基体中,与不舍蒙脱土的腈纶纤维相比,Na-MMT纳米复合腈纶纤维的热稳定性能和力学性能得到明显提高.     

UP/Na-MMT纳米复合材料的制备与性能

研究了UP／Na-MMT纳米复合材料的制备与性能，并考察了插层剂种类、有机蒙脱土加入量及离子交换量对复合材料性能的影响。结果表明，UP／Na-MMT纳米复合材料的XRD曲线中蒙脱土晶体结构的布拉格衍射峰已经消失，说明其晶层已被树脂撑开，达到纳米级分散；复合材料的耐热性能得到明显改善，其冲击强度和拉伸强度均有较大提高。     

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.     

PET/二次改性蒙脱土纳米复合材料的制备与力学性能

用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)改性磷系蒙脱土(PMMT),并用二次改性的PMMT改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET).分析改性后的复合材料,结果表明TDI与蒙脱土表面有化学键形成,并且由于TDI的包埋,蒙脱土层间距从3.62 nm下降到3.25 nm.在原位反应中表层高活性的终端氰酸酯基能提高PMMT和PET之间的相容性,并且使得蒙脱土在聚合物基体中均匀分散.同时,层间的对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)反应所产生的聚合热能够使粘土层扩张.二次改性后的蒙脱土赋予复合材料更好的力学性能,拉伸强度提高38％以上,弯曲强度、弯曲模量都提高40％以上,但断裂伸长率有所下降.     

表面修饰纳米晶纤维素及其在双马来酰亚胺树脂中的应用

采用硫酸水解法制备了纳米晶纤维素(NCC),以N,N-羰基二咪唑(CDI)为活化剂,甲代烯丙基醇(MPO)为改性剂,通过化学取代得到含有烯丙基碳酸酯的纳米晶纤维素(PCNCC);以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3′-二烯丙基双酚A(BBA)及双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料制备了复合材料基体(MBAE)。采用FTIR、XRD、TEM和碘值法等对化学修饰的产物进行分析和表征。结果表明,当PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率为16.4%时,既能保持晶型不变,同时能在BBE中稳定悬浮;PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率过小或过大时均不适宜用作PCNCC/MBAE复合材料的增强相。利用原位聚合法将PCNCC掺杂在MBAE基体中制备PCNCC/MBAE复合材料,考察PCNCC质量分数对PCNCC/MBAE复合材料力学性能、介电性能及热性能的影响规律。结果显示,当PCNCC质量分数为0.2 wt%时,PCNCC/MBAE复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别为148.1 MPa和6 GPa,较MBAE基体分别提高了50.5%和82.9%;冲击强度为13.9 kJ/m2,较MBAE基体提高54.8%;玻璃化转变温度T_g由纯MBAE的240.4℃提高到257.8℃。此时PCNCC/MBAE复合材料的介电常数明显提高,而介电损耗达到最低值。为扩展纳米晶纤维素及双马来酰亚胺树脂的应用提供了理论依据。      

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。     

BMI树脂／蒙脱土纳米复合材料——（Ⅰ）烯丙基三苯基溴化镂改性蒙脱土的制备及性能

通过离子交换法将烯丙基三苯基溴化锛（AP）交换到钠基蒙脱土（Na-MMT）的层间制备改性蒙脱土。采用FT—IR、XRD、TEM和TG等对AP改性前后MMT的结构及性能进行表征。结果表明：AP能够与MMT层间的钠离子发生离子交换反应形成有机蒙脱土;经过AP改性处理后MMT的层间距由1．49nm变为1．85nm,其结构变得疏松;AP改性MMT具有很好的耐热性能,热分解起始温度达320℃。     

异氰酸酯改性蒙脱土的制备及其对铸型尼龙6性能的影响

通过二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)改性钠基蒙脱土(Na-MMT),使Na-MMT呈纳米级剥离态分散,制得MDI改性Na-MMT(M-MMT)。将M-MMT加入至铸型尼龙6体系中原位聚合成型,以解决有机蒙脱土在铸型尼龙6体系中热降解的问题,提高复合材料的耐热性。利用FITR、GC-MS、XRD和TEM研究了改性机理和Na-MMT的分散情况。通过TG、维卡软化、热变形温度测试、力学性能测试和SEM观察,研究了M-MMT/铸型尼龙6复合材料的耐热性、力学性能和微观形貌。结果表明:MDI能与Na-MMT层间的羟基以及水反应使M-MMT呈剥离态分散。虽然在铸型尼龙6体系引发剂定量的情况下,MDI消耗体系引发剂,引起M-MMT/铸型尼龙6复合材料分子量的下降,导致各项力学性能有所下降,但M-MMT的纳米级效应使复合材料的耐热性得到提高,维卡软化点提高至224℃,在1.82MPa负荷条件下,热变形温度提高至96℃。      

蒙脱土填充补强丁苯橡胶及对橡胶硫化特性的影响

以十八烷基三甲基溴化铵为插层处理剂改性蒙脱土。分别采用有机蒙脱土(C₁₈-MMT) 和Na-蒙脱土(Na-MMT) 填充补强丁苯橡胶, 用XRD 和TEM 对复合材料的结构进行表征。结果表明: 蒙脱土在橡胶基体中的分散取决于蒙脱土的亲油性, 亲油性越强, 蒙脱土的片层在橡胶中的分散越均匀, 完全有机化处理的蒙脱土能够被剥离成厚度为20 nm 左右的片层并均匀分散在橡胶基体中。蒙脱土的存在对橡胶的硫化反应有一定的影响, 有机蒙脱土对橡胶硫化反应有催化作用, 但不改变硫化反应的活化能; Na-蒙脱土片层阻碍了橡胶的硫化交联, 使交联反应对温度的敏感性降低, 导致表观活化能减小。有机蒙脱土填充补强丁苯橡胶, 由于提高了橡胶的交联密度, 同时有机蒙脱土具有高比表面积和滑移性, 大大提高了橡胶的机械性能, 其拉伸强度和300 %定伸应力与炭黑N330 补强橡胶相当, 而断裂伸长率较炭黑补强橡胶有大幅度的提高, 在替代炭黑作为橡胶的补强剂方面具有广泛的应用前景。      

表面改性对纳米蒙脱土/聚酰胺6-66复合材料性能的影响

选取三种不同的纳米蒙脱土（nMMT）（分别为钠基蒙脱土（Na-MMT）、氨基酸改性nMMT（OMMT-A）和CH₃（CH₂）₁₇N（CH₃）[（CH₂CH₂OH）₂]+改性nMMT（OMMT-B））,通过熔融共混法制备了不同改性的纳米蒙脱土/聚酰胺6-66（nMMT/PA6-66）复合材料,研究了不同表面改性对nMMT/PA6-66复合材料的结晶、流变和力学等性能的影响。结果表明,nMMT的加入促进了nMMT/PA6-66复合材料中γ晶的形成,提高了复合材料的结晶温度,但加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的异相成核作用效率有一定程度减弱;同时,OMMT-B能更好地改善PA6-66的储能模量,提高PA6-66的流动性。力学性能测试表明,nMMT提高了nMMT/PA6-66复合材料的强度,降低了复合材料的韧性,但效果不同。其中,加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的韧性几乎保持不变,拉伸强度和弯曲强度相对于纯PA6-66分别提高了26%和28%,表现出最佳的综合力学性能。综合研究结果表明,不同表面改性nMMT对PA6-66性能的影响主要取决于改性剂和PA6-66分子链之间相互作用的强弱。      

Morphology,thermal and mechanical properties of PVC/MMT nanocomposites prepared by solution blending and solution blending + melt compounding

Two types of montmorillonite (MMT), natural sodium montmorillonite (Na-MMT) and organically modified montmorillonite (OMMT), in different amounts of 1, 2, 5, 10 and 25 phr (parts per hundred resin), were dispersed in rigid poly (vinyl chloride) by two different methods: solution blending and solution blending + melt compounding. The effects on morphology, thermal and mechanical properties of the PVC/MMT nanocomposites were studied by varying the amount of Na-MMT and OMMT in both methods. SEM and XRD analysis revealed that possible intercalated and exfoliated structures were obtained in all of the PVC/MMT nanocomposites. Thermogravimetric analysis revealed that PVC/Na-MMT nanocomposites have better thermal stability than PVC/OMMT nanocomposites and PVC. In general, PVC/MMT nanocomposites prepared by solution blending + melt compounding revealed improved thermal properties compared to PVC/MMT nanocomposites prepared by solution blending. Vicat tests revealed a significant decrease in Vicat softening temperature of PVC/MMT nanocomposites prepared by solution blending + melt compounding compared to unfilled PVC.     

用以合成高剥离型天然橡胶复合材料有机蒙脱土的制备及应用

合成出一种端羟基阳离子水性聚氨酯树脂,采用超声波助混技术将其插层到蒙脱土中,通过阳离子交换制备出含有端羟基高剥离度的有机蒙脱土(HOMMT),并将HOMMT应用到天然橡胶(NR)复合材料中,研究其对天然橡胶复合材料力学性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)、透射电镜等检测手段分别对HOMMT结构性能进行分析表征,并用材料拉伸机、阿克隆磨耗机测试HOMMT/天然橡胶复合材料的力学性能。XRD结果表明,改性后的蒙脱土层间距由原来的1.21 nm增加到6.29 nm。FT-IR和TGA表明端羟基阳离子水性聚氨酯树脂大分子链插层于蒙脱土层间。加入剥离型有机蒙脱土后,由于层状硅酸盐纳米粒子的存在,NR复合材料的力学性能得到提高,耐磨性提高约14%。     

不同蒙脱土对Al(OH)_3/乙烯-醋酸乙烯酯复合材料力学性能和阻燃性能的影响

对比研究了钙基蒙脱土(Ca-MMT)和有机改性的钠基蒙脱土(Na-MMT)对Al(OH)_3/乙烯一醋酸乙烯醋(EVA)复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃性能的影响。采用熔融插层法制备MMT-Al(OH)_3/EVA复合材料。用XRD和TEM进行微观结构表征。结果表明:两种MMT在复合材料中均表现为一定程度的剥离分散状态,其中Ca-MMT的剥离片层相对尺寸更小。测试显示,Ca-MMT-Al(OH)_3/EVA的拉伸强度、热稳定性均高于Na-MMT-Al(OH)3/EVA;在燃烧过程中,加入Ca-MMT的Ca-MMT-Al(OH)_3/EVA复合材料热释放更低,形成的炭层隔热效果更好,表现出更优异的阻燃性能;同时火灾性能指数(FPI)提高,火灾危险性明显降低。分析原因是Ca-MMT中的Ca~(2+)在燃烧成炭中具有促进作用。     

不同改性蒙脱土对聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料性能的影响

采用四种不同的改性剂对蒙脱土进行处理,在三单体固相接枝聚丙烯作用下,将聚丙烯与四种改性蒙脱土进行复合,制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,研究了四种复合材料的结构与力学性能.结果表明,经十六烷基三甲基氯化胺或自制的长碳链带有反应基团的不饱和季胺盐改性的蒙脱土与聚丙烯复合可制备性能优良的纳米复合材料,从力学性能来说,十六烷基三甲基氯化铵改性蒙脱土的效果最好.     

头孢拉定/蒙脱石插层化合物的制备

采用医药级蒙脱石和钠基蒙脱石作载体材料, 通过溶液插层法制备了头孢拉定/蒙脱石插层化合物. 采用紫外分光光度法定量计算其载药量, 采用X射线衍射和傅立叶红外光谱测试定性分析其结构, 研究其层间结构变化情况. 结果表明, 头孢拉定与蒙脱石发生插层反应主要是由于离子交换作用, 简单的物理混合不能使二者发生插层反应. 钠化后的医药级蒙脱石有较好的离子交换特性, 易于发生插层反应. 医药级蒙脱石和头孢拉定在水中进行插层反应后, 蒙脱石的层间距减小; 而钠基蒙脱石和医药级蒙脱石钠化改性后制备的插层化合物层间距均增大.