聚苯乙烯-蒙脫土復(fù)合材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、聚合物/粘土納米復(fù)合材料是目前新興的一類(lèi)復(fù)合材料，自從1987年日本豐田研究發(fā)展中心合成出尼龍6/粘土納米復(fù)合材料以后，聚合物/粘土納米復(fù)合材料引起了國(guó)內(nèi)外很多研究者的興趣。在粘土含量不高時(shí)，聚合物/粘土納米復(fù)合材料就能表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性及阻隔性等，因此這類(lèi)材料在薄膜、食品包裝及電子、電器和汽車(chē)、飛機(jī)的零部件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本人在總結(jié)前人大量工作的基礎(chǔ)上合成出了一種含短鏈烷基的可聚合1-乙烯基-3-丙烯基咪唑

2、溴化銨（[VAIM]Br），并用其改性的蒙脫土與苯乙烯本體聚合制備出了熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能都較高的聚苯乙烯/蒙脫土復(fù)合材料。采用熱重分析法（TGA）、差熱分析法（DTA）對(duì)納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究；通過(guò)X射線(xiàn)衍射（XRD）、投射電鏡（TEM）對(duì)復(fù)合材料的層間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；并用電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)和沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。 研究結(jié)果如下：分析[VAIM]Br、鈉基蒙脫土（NaMMT）與[VAIM]Br改性蒙脫土

3、的FTIR圖，顯示出經(jīng)有機(jī)改性的蒙脫土具有鈉基蒙脫土（NaMMT）和[VAIM]Br陽(yáng)離子的特征峰，這表明1-乙烯基-3-丙烯基咪唑溴化銨與鈉基蒙脫土的鈉離子可能進(jìn)行了離子交換，插入了蒙脫土層間。對(duì)比1-乙烯基-3-丙烯基咪唑溴化銨改性的蒙脫土（OMMT）與溶劑洗過(guò)的鈉基蒙脫土的XRD圖可以看出OMMT的層間距比溶劑洗過(guò)的鈉基蒙脫土的層間距增大，這進(jìn)一步證實(shí)了FTIR所得結(jié)果。XRD譜圖檢測(cè)到含粘土3wt％的復(fù)合材料與含粘土5wt％的復(fù)

4、合材料的層間距都比OMMT的增大了，d001峰比較寬，不尖銳，說(shuō)明所形成的復(fù)合材料可能具有部分剝離的結(jié)構(gòu)。TEM圖進(jìn)一步說(shuō)明了復(fù)合材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。TGA及DTA結(jié)果表明此復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性較高，熱分解5wt％時(shí)的溫度為375℃，熱分解10wt％時(shí)的溫度為404℃，熱分解峰值為447℃，熱分解終止溫度為482℃。添加粘土的聚苯乙烯/粘土復(fù)合材料的力學(xué)性能都得到了很大的提高，含粘土3％的復(fù)合材料的力學(xué)性能最高，其抗張強(qiáng)度與彎曲模量都增加到了