聚合物/凹凸棒土纳米复合材料的研究进展

凹凸棒土是一种天然一维纳米材料,具有无毒、热稳定性好、比表面积大等特性,将其与聚合物复合能够改善聚合物的热稳定性能、物理力学性能等。简述了凹凸棒土的改性方法以及聚合物/凹凸棒土纳米复合材料的制备方法,综述了聚合物/凹凸棒土纳米复合材料在塑料、橡胶、污水处理等领域的研究进展,并对其发展进行了展望。     

聚碳酸亚丙酯/凹凸棒纳米复合材料制备与热稳定性研究

通过溶液共混法制备了聚碳酸亚丙酯/凹凸棒纳米复合材料。利用FT-IR、XRD和SEM表征手段研究了复合材料的结构。研究表明有机改性的凹凸棒在聚碳酸亚丙酯中分散均匀,平均粒径为70nm。利用TG研究了聚碳酸亚丙酯/凹凸棒纳米复合材料的热稳定性,结果发现纳米尺寸凹凸棒的引入能够显著提高聚碳酸亚丙酯的热稳定性,其中凹凸棒含量为0.5%的复合材料热稳定性最好,其5%、50%和最大热分解温度分别为273℃、291℃和289℃,相比PPC分别提高了63℃、53℃和52℃。     

V-N共掺杂TiO2/凹凸棒土光催化复合材料的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法制备了V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化复合材料,研究了V-N-TiO₂/凹凸棒土的制备方法、V-N-TiO₂与凹凸棒土的质量比、煅烧温度和煅烧时间对V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化性能的影响。在模拟太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液为目标降解物,对V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化性能进行测定。研究结果表明：当V-N-TiO₂与凹凸棒的质量比为1：3、煅烧温度为300℃和煅烧时间为2 h时,得到的V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化复合材料对亚甲基蓝的光催化性能最佳。     

原位聚合法制备纳米凹凸棒土/聚乳酸复合材料

将凹凸棒土（AT）进行提纯和有机改性后, 采用原位聚合法制备了OAT质量分数为1%、 3%、 5%的纳米凹凸棒土/聚乳酸复合材料（OAT/PLA-x）。采用红外、 扫描电镜、 X射线衍射等对复合材料进行了表征, SEM结果表明, 凹凸棒土粒子在复合材料中实现了均匀稳定分散。复合材料的力学性能和综合热性能测试表明: OAT/PLA-3复合材料的拉伸强度、 弹性模量分别比纯PLA增加98.6%和130.0%; 复合材料的热稳定性明显提高。同时, 复合材料的溶液降解速率也明显加快。      

凹凸棒粘土/聚丙烯酸复合材料的制备与调湿性能

用反相悬浮聚合法制备凹凸棒粘土/聚丙烯酸复合材料,研究了凹凸棒含量、中和度和交联剂含量对其形貌、结构和吸放湿性能的影响。结果表明,凹凸棒粘土/聚丙烯酸材料的表面疏松多孔;随着凹凸棒含量的增加,在聚丙烯酸吸湿组分减少和材料疏松程度增大的综合作用下复合材料的吸放湿率先提高后降低;随着溶液中和度的提高,丙烯酸中的-COOH转化为亲水性更高的-COONa,使材料的吸湿率显著提高,但放湿率略有降低;凹凸棒粘土/聚丙烯酸复合材料的最佳组分为凹凸棒含量10%、溶液中和度60%-80%、交联剂含量0.10%-0.50%。     

V-N-TiO2/凹凸棒土和V-N-TiO2/玻璃珠复合材料的吸附及光催化性能

采用自主研制的V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料,选用腐殖酸、亚甲基蓝、二甲基甲酰胺为目标降解物,对复合材料的吸附特点和光催化性能进行了研究。研究表明,除对二甲基甲酰胺,V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料、凹凸棒土、玻璃珠负载材料对腐殖酸、亚甲基蓝的吸附符合Langmuir等温模型,V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料的负载形式对其吸附性能影响最大。V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料对腐殖酸、亚甲基蓝的光催化反应均符合一级动力学方程。V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料的光催化性能与吸附平衡常数K_a、光催化表面反应的速率常数K_r有关。当光催化复合材料对不同目标降解物的吸附平衡常数差别较大时,吸附平衡常数越大,反应速率常数越大,光催化反应进行得越快;当光催化复合材料对不同目标降解物的吸附平衡常数差别不大时,光催化表面反应的速率常数越大,反应速率常数则越大,光催化反应进行得越快。      

纤维状凹凸棒增强尼龙6的微观结构及力学性能

采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备尼龙6/凹凸棒(AT)纳米复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)观察、分析了复合材料的晶体结构和断面相貌。通过微观组织相貌和结晶形态探讨了凹凸棒对尼龙6基体的增强机理,实验结果表明,复合材料的拉伸强度随凹凸棒含量的增加而增加,在凹凸棒质量分数为10%时,比纯尼龙6的拉伸强度提高了32.6%,复合材料的简支梁缺口冲击强度在凹凸棒质量分数为5%时达到最大,较纯尼龙6提高31%。材料的热稳定性也有一定程度的提高。     

有机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒复合材料的制备及性能表征

以磺基水杨酸为掺杂剂,采用化学原位聚合法合成了聚苯胺/凹凸棒土(PANI/ATP)纳米导电复合材料,并通过SEM、XRD和FT-IR技术对样品的形貌、结构进行表征。同时考察了苯胺(Ani)与凹凸棒土(ATP)质量比对复合材料体积电阻率的影响。结果表明:苯胺单体在凹凸棒土的表面发生原位聚合,并以非晶态形式包覆在凹凸棒土的表面,形成有机包覆层。随着苯胺用量的增多,纳米复合材料的电导率逐渐增大,当Ani/ATP质量比超过20∶80时,电导率增加缓慢并趋于稳定。     

纳米AT/NBR复合材料的制备与研究

纳米凹凸棒土(AT)是一种天然纳米填料,对其性质和改性方法的研究直接关系到它的应用性能和工业前景。采用熔融共混法制备了纳米凹凸棒土/丁腈橡胶(AT/NBR)复合材料,并进行了力学性能测试。具体考察了增塑剂、硅烷偶联剂、不同凹凸棒土填充量、改性方法等对复合材料力学性能的影响。结果表明,经Si-69改性的AT可以显著提高NBR的力学性能。     

聚乙烯醇缩甲醛/纳米凹凸棒土微生物固定化载体的制备与性能

以硅烷偶联剂KH560改性的纳米凹凸棒土作为纳米无机填料,用悬浮共聚法制备了多孔亲水性的聚乙烯醇缩甲醛/纳米凹凸棒土复合材料。考察了纳米凹凸棒土的用量与复合材料物理性能及孔结构的关系。将其做为微生物固定化载体用于污水处理,对比普通活性污泥法,考察了该材料的微生物固定化载体效果。研究表明,当纳米凹凸棒土填充量为6 g/100 g时,复合材料的表观密度为76.8 kg/m3,吸水率14.92 g/g,孔隙率为96.5%。该载体对污水的CODCr和NH3-N的平均去除率均比普通活性污泥反应器分别高出20%和11%,具有较好的微生物固定化效果。     

坡缕石/聚丙烯酸钠高吸水保水复合材料的制备与性能研究

采用水溶液聚合法,以丙烯酸为单体,过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,制备出了坡缕石/聚丙烯酸(钠)高吸水保水复合材料,并采用筛网法测试了产品的吸液性能.通过单因素实验,系统地研究了矿物含量、交联剂用量、引发剂用量、单体中和度等聚合条件对复合材料吸蒸馏水倍率和0.9%NaCl溶液倍率的影响.制备出的坡缕石/聚丙烯酸(钠)复合材料具有较高的吸液倍率及良好的耐盐性.     

聚丙烯/凹凸棒土纳米复合材料的制备、结构与性能

采用超声波分散方法将凹凸棒土(简称凹土AT)在水中进行分散,然后用硅烷偶联剂KH570对凹凸棒土纳米棒晶进行表面处理,采用X射线光电子能谱(XPS)对表面结构进行了表征.将经上述表面处理的凹凸棒土与PP复合制备纳米复合材料,研究了纳米复合材料的结晶行为与力学性能.     

改性凹凸棒石-不饱和聚酯复合材料的热性能研究

为研究改性凹凸棒石的掺入对不饱和聚酯热性能的影响,采用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)对凹凸棒石进行有机改性,然后制备改性凹凸棒石-不饱和聚酯复合材料,并用红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)等分析手段对改性效果进行表征,利用差热(DTA)、热重(TG)同步热分析仪研究复合材料的热性能,探究改性前后凹凸棒石的掺量对复合材料热起始温度的影响。结果表明:改性凹凸棒石-不饱和聚酯复合材料的热稳定性明显优于凹凸棒石-不饱和聚酯复合材料和纯不饱和聚酯,掺入改性凹凸棒石的最佳质量分数8.4%左右。     

魔芋接枝丙烯酸-丙烯酰胺/凹凸棒石复合材料的微观形貌分析

以魔芋葡甘聚糖和凹凸棒石为原料,采用水溶液聚合法合成魔芋接枝丙烯酸-丙烯酰胺/凹凸棒石复合材料。考察了魔芋用量和凹凸棒石用量对复合材料吸水倍率的影响。结果表明:当魔芋用量为丙烯酸单体质量的4%、凹凸棒石用量为6%时,复合材料的吸水倍率最高。利用扫描电子显微镜(SEM)对不同魔芋用量、凹凸棒石用量制备的复合材料的微观形貌进行了观察,发现适量魔芋和凹凸棒石的加入改变了复合材料的微观结构,能提高复合材料的吸水性能,初步分析了魔芋接枝丙烯酸-丙烯酰胺/凹凸棒石复合材料的微观结构与吸水性能的关系。     

凹凸棒石的提纯及其在魔芋葡甘聚糖中的应用

采用悬浮液法对江苏省盱眙县凹凸棒石高粘矿原矿进行提纯。利用正交实验考察了凹凸棒石原矿(AT)矿浆浓度、搅拌时间、聚丙烯酸钠用量对提纯凹凸棒石(PAT)膨胀容的影响。试验结果表明:AT矿浆浓度为5%、搅拌时间90min、聚丙烯酸钠用量0.6%时,PAT的膨胀容最大,凹凸棒石提纯效果最佳。XRD和FT-IR分析结果也同样表明,提纯后的凹凸棒石黏土纯度明显提高。以PAT为原料,以魔芋葡甘聚糖(KGM)为基体,采用共混法制备了魔芋葡甘聚糖/凹凸棒石纳米复合膜,并用FT-IR、SEM对复合膜进行了表征。结果表明:凹凸棒石的引入,KGM分子某些特征峰的波数发生了明显变化,此外复合材料的力学性能有所提高。     

纯化凹凸棒粘土与甲基丙烯酸酯复合吸油树脂的制备

采用纯化凹凸棒粘土(简称凹土)与甲基丙烯酸酯悬浮聚合制备了复合吸油树脂.使用傅立叶红外研究了纯化凹土与甲基丙烯酸酯的聚合情况,通过电镜观察了纯化凹土的加入对树脂形态的影响,测试了纯化凹土加入后树脂吸油性能的变化及热稳定性.研究表明,适当添加纯化凹土与甲基丙烯酸酯共聚能提高复合吸油树脂吸油量并明显提高吸油速率.     

Self-assembly of well-defined polyacrylamide-polystyrene copolymer on fibrillar clays via ultrasonic-assisted surface-initiated atom transfer radical polymerization

Well-defined polyacrylamide-polystyrene copolymers were grafted from the fibrillar clay, attapulgite, by a four-step self-assembly process: (i) the gamma-aminopropyltriethoxyl silane was self-assembled onto the surfaces of the attapulgite; (ii) the surface amino groups were amidated with bromoacetylbromide; (iii) the bromo-acetamide modified attapulgite was used as macro-initiator for the surface-initiated atom transfer radical polymerization of styrene with the catalyst of the complex of 1,10-phenanthroline and Cu(I)Br; (iv) the polystyrene grafted attapulgite was then used as macroinitiator for the polymerization of acrylamide. The two steps of the surface-initiated atom transfer radical polymerizations were all conducted under ultrasonic irradiation at room temperature. The product, polyacrylamide-polystyrene copolymers grafted attapulgite, had been characterized with elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, Thermogravimetric analysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffractometry, and transmission electron microscopy.     

凹凸棒土吸附相变储能复合材料制备及其热物理性能表征

基于凹凸棒土对有机物的良好吸附性能,以凹凸棒土为吸附介质、石蜡为吸附对象,制备有机/无机复合相变材料。由于有机相变材料被吸附到微孔中,使其相变在固定的空间内进行,从而避免了材料在液相状态下的流动和渗漏问题。试验结果显示,坡缕石占80%的凹凸棒土吸附石蜡的最优质量比为2∶1。DSC的测试显示,复合相变材料的焓变值与凹凸棒土和石蜡的吸附比例相关,凹凸棒土中坡缕石的含量越高,凹凸棒土的吸附能力就越强,复合相变材料的焓变值也就越大。温度循环试验的结果显示,复合相变材料具有良好的储(放)热性能,在环境温度上升和下降的过程中,能够储存和释放热量,这不仅增加了环境温度的惰性,也使能量能够在不同的时间和空间进行迁移,从而达到一定的节能效果。     

热处理凹凸棒石对Ni（Ⅱ）的吸附性能

凹凸棒石吸附性能优良,在重金属离子废水处理方面具有得天独厚的优势。研究了热处理凹凸棒石对Ni（Ⅱ）的吸附性能,分析了不同焙烧温度和时间的吸附剂、吸附剂用量、溶液的pH值、吸附时间等因素对吸附作用的影响。结果表明：经过50min、40℃以上焙烧的热处理凹凸棒石对水溶液中Ni（Ⅱ）具有良好的吸附性能;在室温（25℃）条件下...