插层剂在聚合物熔融插层蒙脱土中的作用

近年来，由于有机和无机成分在纳米尺寸上的结合而带来的优异性能使得聚合物／蒙脱土纳米复合材料得到广泛关注。在诸多方法中，因能够使用传统的聚合物熔融挤出、共混等加工设备而无需额外的设备投资，投资低、见效快而且对周围环境没有污染等优点，熔融插层法倍受青睐。然而，通常认为亲油性聚合物无法直接插层蒙脱土，而需要预先用插层剂处理蒙脱土。大多数聚合物是亲油性的，这将大大增加制备材料的成本和工艺的复杂性，并因引入了小分子插层剂而有损材料性能的提高，从而阻碍了该技术的应用和推广。本文从理论上研究了插层剂用量对有机化蒙脱土及聚合物／蒙脱土纳米复合材料微观结构的影响，探索一种无需改性蒙脱土或用很少插层剂改性蒙脱土的制备聚合物／蒙脱土纳米复合材料的方法。1．系统地改变插层剂用量，制备不同的有机化蒙脱土。通过广角X射线衍射、热失重分析、索氏抽提器抽提、差热分析和付立叶红外分析等表征手段，研究了插层剂插层机理以及插层剂在蒙脱土层间的排列方式，为进一步研究有机化蒙脱土在聚合物树脂中的分散奠定基础。结果表明，插层剂插层蒙脱土机理和在蒙脱土层间的排列方式随着插层剂用量的变化而不同。2．用不同的亲油性聚合物熔融插层有机化蒙脱土以制备相应的聚合物／蒙脱土纳米复合材料。用广角嘴射线衍射仪和透射电子显微镜分析研究了蒙脱土在聚合物／蒙脱土纳米复合材料中分散状态。结果表明，随着插层剂用量的减少，蒙脱土片层在聚合物树脂中的分散逐渐由插层型过渡到剥离型，即减少改性蒙脱土时插层剂用量有利于蒙脱土在纳米尺寸上分散于聚合物树脂中。3．用不同的亲油性聚合物直接熔融插层未改性的蒙脱土，广角X射线衍射仪和透射电子显微镜表征结果表明，与蒙脱土片层有相互作用的亲油性聚合物能够直接熔融插层未改性的蒙脱土，获得剥离或插层型聚合物／蒙脱土纳米复合材料，这对于蒙脱土在聚合物改性中的应用具有重要的实际意义和理论意义。4．用共同的母料制备聚丙烯／酸配化聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料和尼龙12／酸醉化聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料，用广角X射线衍射仪和透射电子显微镜对比分析蒙脱土在聚合物中分散的差异，从而了解聚丙烯与酸配化聚丙烯之间的增容作用对蒙脱土在聚丙烯树脂中分散的影响；同时，用尼龙11和酸配化聚丙烯共插层蒙脱土制备聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料，并探讨其增容机理。