水滑石纳米复合材料的制备的研究.pdf

哈尔滨理工大学
硕士学位论文
聚乙烯/水滑石纳米复合材料的制备研究
姓名:赵青芮
申请学位级别:硕士
专业:@
指导教师:韩志东
201103
聚乙烯/水滑石纳米复合材料的制备研究摘要由层状无机物制备二维聚合物基纳米复合材料已成为高分子领域的一大研究热点。水滑石蚓哂卸捞氐牟阕唇峁购筒慵湟趵胱拥目山换恍裕可作为聚合物/无机层状纳米复合材料的无机层状主体,由其制备的纳米复合材料在吸附、离子交换、催化以及光、电、磁等方面都表现出巨大潜力和诱人前景。本文采用重构法和共沉淀法制备十二烷基硫酸根插层改性的水滑石,重点研究了水滑石煅烧温度和重构反应时间两种因素的影响,通过湎哐苌⑸璧缱酉晕⒕、热重分析对水滑石的结构和性能进行了表征,并将水滑石和改性水滑石添加入聚乙烯中,采用熔融法制备复合材料,对复合材料的结构及其热稳定性和力学性能进行了研究。研究结果表明:捎弥毓狗ê凸渤恋矸ǹ芍票甘榛蛩岣宀改性的水滑石,两种方法相比,重构法制备的改性水滑石的结晶性更好、层状结构更规整;,粒径尺寸有所增加,并在热分析中表现出较多的热失重;捎酶性水滑石可制备剥离型纳米复合材料,而聚合物/水滑石复合材料中水滑石仍保持了原有的层状结构;垡蚁男运捎诰哂心擅捉峁梗淙任定性、力学性能均比聚乙烯/水滑石复合材料有显著提高。关键词聚乙烯;水滑石;纳米复合材料;十二烷基硫酸钠哈尔滨理笱学硕宦畚
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第绪论课题背景纳米复合材料的概念最早是由晏岢龅摹,它是指分散相尺寸至少有一维小于韵碌亩嘞喔春喜牧稀】。与传统的复合材料相比,由于无机纳米粒子具有特殊的纳米效应,聚合物/无机纳米复合材料具有优于相同组分常规复合材料的力学性能、热性能、阻隔性能等,为制备高性能的复合材料提供了可能,聚合物/无机纳米复合材料的研究已成为材料科学研究的热点和前沿课题之一聚合物/层状无机物纳米复合材料是以聚合物为基体、无机物片层以纳米尺寸~分散在聚合物中形成的一种新型聚台物基复合材料【。这种新型纳米复合材料既结合了无机材料的高强度、高硬度、高耐热性、高阻隔性,又具备聚合物材料的高柔性、可加工型等优点,与传统聚合物基复合材料相比,聚合物/层状无机物纳米复合材料具有以下特点荆无机物添加分数少,增强效果明显;哂杏帕嫉募庸こ叽缥榷ㄐ院腿任榷ㄐ阅埽具有很高的气、液阻隔性能;尚图庸ば阅艿玫礁纳疲具有优越的外观特性。可用于制备纳米复合材料的层状无机物主要包括:层状硅酸盐、层状金属双氢氧化物、片层状金属氧化物、氧化石墨、片层状磷酸盐、层状金属盐类化合物及硫代亚磷酸盐或过渡金属硫化物等【。这些具有层状无机物,层内存在强共价键作用,层间则是一种很弱的相互作用力兜峦叨沽蛉蹙驳缌,在一定的环境下,某些物质绶肿踊蚓酆衔可克服各层之间的作用力而进入层间空隙,形成插层化合物或纳米复合材料【】。在众多层状无机物中,以阴离子层板类无机物的聚合物基纳米复合材料的研究较多,例如聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料欢衾胱硬惆謇嗟牟阕无机物的纳米复合材料的研究相对较少。近年来,水滑石阕此腔春辖鹗氧化物,纳米复合材料的研究获得了较多关注。纱鳭下电荷的层板和层间阴离子这种层间结构构成,由于层间处的电荷密度较大,层面问距小,使聚合物/水滑石纳米复合材料的合成变得较为困难,有许多亟待解决的问题,另一方面,聚合物/擅赘春喜牧纤瓜殖龅挠乓斓牧ρ阅堋⒆枞夹阅堋⒆隔性能等使其具有很高的应用价值,因此,开展聚合物/擅赘春喜牧系难究具有重要的意义。哈尔滨理搜学硕学位论文
、、等;侨劢鹗衾胱樱辔狝龋刖督咏决定了水滑石的层间距离;治2惆寮浣峋亢鸵趵胱拥绾煽獭。鱼.;一为层问阴离子,发挥平衡层板正电荷的作用辔狢二、早在年水滑石就已被发王见【浠ё槌墒皆昙缺蝗范ā。水滑石的结构通式为:.’加·,其中嵌劢鹗衾胱樱的蚆的较容易形成稳定的层板;闹涤跋焖慕峁梗话闳弧5任藁蛴谢趵胱覽,,层板间阴离子则与层板以静电力及通过层间水或层板上的羟基以氢键的方式相结合【】,由于这种作用力较弱,因此,在一定条件下,层板间的阴离子可与外界的无机或有机阴离子相互交换,而获得多种有机阴离子插层改性的水滑石。由于阴离子种类不同,其交换能力有所差别,一般高价阴离子易于进入层间而低价阴离子易于被交换出层问,阴离子的交换能力顺序为:一。协4诱飧鼋换凰承蚩梢钥闯觯珻对有极高的亲和力,而P纬傻难卫辔镏嗜菀追⑸恋恚越欣胱咏换坏某跏慵湟趵胱泳×坎荒芎蠧玉,