聚丙烯酸-蒙脫土功能性復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、近年來，有機(jī)一無機(jī)納米復(fù)合材料作為材料科學(xué)領(lǐng)域中的一枝獨(dú)秀，已引起人們的廣泛關(guān)注，這類材料具有有機(jī)和無機(jī)材料的特點(diǎn)，并通過兩者之間的耦合產(chǎn)生出許多優(yōu)異的性能，有著廣闊的應(yīng)用前景。在本論文中，我們的工作包括以下五個(gè)方面的內(nèi)容： 1.利用高溫快速反應(yīng)法成功制備聚丙烯酸/蒙脫土高吸水性納米復(fù)合材料，考察了引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、中和度、反應(yīng)溫度及蒙脫土質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)聚丙烯酸/蒙脫土高吸水性納米復(fù)合材料吸水率的影響規(guī)律，并利用SEM

2、表征發(fā)現(xiàn)，當(dāng)引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.175％，交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.225％，中和度為70％，反應(yīng)溫度為85℃，蒙脫土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％，所得納米復(fù)合材料吸水率為511 ml/g。 2.研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)蒙脫土的加入對(duì)納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的影響，傅立葉紅外(FTIR)和X射線衍射(XRD)對(duì)納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征表明：聚合物大分子鏈成功插入蒙脫土片層之間，層間距擴(kuò)大，衍射峰峰強(qiáng)大大削弱，成為彌散峰，聚丙烯酸/蒙脫土高吸水性納米復(fù)合材料已成為剝

3、離型納米復(fù)合材料。 3.在20～70℃的范圍，研究了聚丙烯酸/蒙脫土納米復(fù)合材料的保水行為動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明：20℃時(shí)10g聚丙烯酸/蒙脫土納米復(fù)合材料水凝膠干燥時(shí)間為128h，在高溫條件下該納米復(fù)合材料也具有優(yōu)異的保水性能；其保水過程為零級(jí)反應(yīng)；納米復(fù)合材料保水反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)為k=-3.7967×107exp(-Ea/RT)，其保水過程的表觀活化能Ea=43.19KJ/mol。 4.在20～40℃的范圍，研究聚丙烯酸

4、/蒙脫土納米復(fù)合材料對(duì)FeCl3和CuSO4的吸附行為。結(jié)果表明，納米復(fù)合材料對(duì)FeCl3和CuSO4的室溫吸附行為符合Freundlish關(guān)系。其中對(duì)FeCl3的平衡吸附量Γ=5.31c0.61g/g，吸附過程為二級(jí)反應(yīng)，1/c與吸附時(shí)間t呈良好的線性關(guān)系，納米復(fù)合材料吸附FeCl3的反應(yīng)速率常數(shù)為k=-1.955×10-6exp(26.025 KJ/RT)，其吸附過程的表觀活化能Ea=-26.025KJ/mol；對(duì)CuSO4的平衡吸

5、附量Γe=2.15c0.89g/g，吸附過程為一級(jí)反應(yīng)，In(c0/c)與吸附時(shí)間f呈良好的線性關(guān)系；納米復(fù)合材料吸附CuSO4的反應(yīng)速率常數(shù)為k=-6.3359×10-5exp(22.166 KJ/RT)，其吸附過程的表觀活化能Ea=-22.166KJ/mol；納米復(fù)合材料對(duì)FeCl3和CuSO4的吸附在較低溫度下即能迅速進(jìn)行，其吸附過程為放熱過程。 5.研究了聚丙烯酸/蒙脫土/TiO2納米復(fù)合材料的降解過程，結(jié)合紅外表征證明