聚苯乙烯-蒙脫土復合材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、聚合物/粘土納米復合材料是目前新興的一類復合材料，自從1987年日本豐田研究發(fā)展中心合成出尼龍6/粘土納米復合材料以后，聚合物/粘土納米復合材料引起了國內外很多研究者的興趣。在粘土含量不高時，聚合物/粘土納米復合材料就能表現出優(yōu)異的力學性能、耐熱性及阻隔性等，因此這類材料在薄膜、食品包裝及電子、電器和汽車、飛機的零部件方面具有廣闊的應用前景。 本人在總結前人大量工作的基礎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)定性和力學性能都較高的聚苯乙烯/蒙脫土復合材料。采用熱重分析法（TGA）、差熱分析法（DTA）對納米復合材料的熱穩(wěn)定性進行了研究；通過X射線衍射（XRD）、投射電鏡（TEM）對復合材料的層間結構進行了表征；并用電子萬能實驗機和沖擊實驗機對復合材料的力學性能進行了研究。 研究結果如下：分析[VAIM]Br、鈉基蒙脫土（NaMMT）與[VAIM]Br改性蒙脫土

3、的FTIR圖，顯示出經有機改性的蒙脫土具有鈉基蒙脫土（NaMMT）和[VAIM]Br陽離子的特征峰，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行了離子交換，插入了蒙脫土層間。對比1-乙烯基-3-丙烯基咪唑溴化銨改性的蒙脫土（OMMT）與溶劑洗過的鈉基蒙脫土的XRD圖可以看出OMMT的層間距比溶劑洗過的鈉基蒙脫土的層間距增大，這進一步證實了FTIR所得結果。XRD譜圖檢測到含粘土3wt％的復合材料與含粘土5wt％的復

4、合材料的層間距都比OMMT的增大了，d001峰比較寬，不尖銳，說明所形成的復合材料可能具有部分剝離的結構。TEM圖進一步說明了復合材料的微觀結構。TGA及DTA結果表明此復合材料的熱穩(wěn)定性較高，熱分解5wt％時的溫度為375℃，熱分解10wt％時的溫度為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/粘土復合材料的力學性能都得到了很大的提高，含粘土3％的復合材料的力學性能最高，其抗張強度與彎曲模量都增加到了