学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型高聚物纳米复合材料的研究

作　者: 戈明亮
导　师: 徐卫兵
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 蒙脱土纳米复合材料熔融插层聚丙烯聚甲醛聚氯乙烯非等温结晶动力学玻璃化转变温度
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 271次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

最近，聚合物/粘土纳米复合材料因表现出许多的优异的性能已引起了人们的极大的兴趣。粘土片层的厚度一般在100nm以下，当它们以单个的片层均匀分散于聚合物基体中，复合材料就可能具有许多新的性能，而且也可提高其原有的性能。现在研究较多的是片状粘土，尤其是钠基蒙脱土（Na-Mont）。片状结构的蒙脱土是由两个硅氧四面体晶片中间夹带一个铝氧八面体晶片构成，由于硅氧四面体中的部分Si⁴⁺和铝氧八面体中的部分Al³⁺容易被Mg²⁺所置换，因此在这些片层内产生了过剩的负电荷。为了保持电中性，这些过剩的负电荷通过层间吸附的阳离子来补偿。蒙脱土片层间吸附有Ca²⁺、Na⁺等水合阳离子，它们很容易与有机或无机阳离子进行交换，使层间距发生变化，因此可以通过适当有效的方法使聚合物插入到蒙脱土片层间形成纳米复合材料。人们已经成功制备了许多聚合物/粘土纳米复合材料。在本论文中，用烷基季铵盐对钠基蒙脱土进行有机化处理，使其成为有机蒙脱土。XRD表明有机阳离子已同钠离子发生离子交换作用，导致层间距扩大。用熔融插层法制备聚丙烯/有机蒙脱土（PP/Org—Mont）、聚甲醛/蒙脱土（POM/Mont）、聚氯乙烯/有机蒙脱土（PVC/Org—Mont）纳米复合材料，并测试了力学性能。通过X—射线衍射（XRD）研究了复合材料的微观结构，实验表明，通过熔融插层可使聚丙烯分子链插层于有机蒙脱土片层之中，形成了纳米复合材料，聚甲醛与有机蒙脱土和钠基蒙脱土都能形成纳米复合材料，聚氯乙烯与有机蒙脱土能形成剥离型纳米复合材料。同时用傅立叶变换的红外吸收光谱（FTIR）的方法对材料进行了测试。力学性能测试表明所得纳米复合材料的性能有所改善。用DSC手段研究了聚丙烯/蒙脱土和聚甲醛/蒙脱土复合材料的非等温结晶行为，并与纯聚丙烯及聚甲醛进行了对比。对所得数据分别用修正Avrami方程的Jeziorny法、Ozawa法和Mo法进行处理。结果表明，用Jeziorny法和Mo法处理非等温结晶过程比较理想，而用Ozawa法处理则不太适用。用Jeziorny法求出的参数Z_c和n随冷却速率的增加而增加，复合材料的Z_c略大于聚合物的Z_c，n的变化较为复杂。用Mo法求出的参数F（T）随结晶度的增加而略增加，a变化不大，复合材料的F（T）小于聚合物的F（T），复合材料的a略大于于聚合物的a。蒙脱土的加入，降低了聚和物的结晶活化能，起到了异相成核的作用。有机蒙脱土使聚合物的微晶尺寸增大，而钠基蒙脱土却使聚合物的微晶尺寸减小。用DSC研究聚氯乙烯/有机蒙脱土复合材料的玻璃化转变温度。DSC结果表明聚氯乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料的玻璃化转变温度Tg降低，聚氯乙烯/有机蒙脱土比聚氯乙烯/钠基蒙脱土复合材料的力学性能优异。拉伸强度、lzod缺口冲击强度、Charpy缺口冲击强度均与Tg呈线性关系，且分别符合表达式：τ=722.41-8.93Tg，NII=574.92-7.25Tg，NCI=417.43-5.50Tg。

全文目录

1 聚合物/蒙脱土纳米复合材料  12-29
  1．1 引言  12-13
  1．2 聚合物基纳米复合材料的种类及其发展  13-19
    1．2．1 聚合物基纳米复合材料的制备方法  13-15
    1．2．2 蒙脱土的结构与特性  15-17
    1．2．3 蒙脱土的有机化  17-18
    1．2．4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的类型  18-19
  1．3 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的插层机理及结构表征  19-22
    1．3．1 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的插层机理  19-21
    1．3．2 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的结构表征  21-22
  1．4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的性能  22-25
  1．5 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究现状  25-27
  1．6 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的发展前景  27-28
  1．7 本实验的目的与意义  28-29
2 实验部分  29-32
  2．1 实验材料  29
  2．2 蒙脱土的有机化  29
  2．3 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备  29-30
  2．4 聚甲醛/蒙脱土纳米复合材料的制备  30
  2．5 聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备  30
  2．6 测试与表征  30-32
    2．6．1 力学性能测试  30
    2．6．2 X-射线衍射（XRD）  30-31
    2．6．3 示差扫描量热法（DSC）  31
    2．6．4 红外吸收光谱法（FTIR）  31-32
3 结果与讨论  32-71
  3．1 有机化蒙脱土的微观表征  32-34
    3．1．1 蒙脱土的X-射线衍射分析  32-33
    3．1．2 蒙脱土的红外分析  33-34
  3．2 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究  34-50
    3．2．1 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的X一射线衍射分析  34-36
    3．2．2 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料红外分析  36-37
    3．2．3 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料结晶动力学  37-44
    3．2．4 结晶活化能的测定  44-46
    3．2．5 熔点及结晶度的测定  46-47
    3．2．6 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的力学性能  47-50
  3．3 聚甲醛/蒙脱土纳米复合材料的研究  50-65
    3．3．1 聚甲醛/蒙脱土纳米复合材料的X—射线衍射分析  50-52
    3．3．2 聚甲醛/蒙脱土纳米复合材料红外分析  52-53
    3．3．3 聚甲醛/蒙脱土纳米复合材料结晶动力学  53-60
    3．3．4 结晶活化能的测定  60-62
    3．3．5 熔点及结晶度的测定  62-63
    3．3．6 聚甲醛/蒙脱土纳米复合材料的力学性能  63-65
  3．4 聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究  65-71
    3．4．1 聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的X—射线衍射分析  65
    3．4．2 聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的红外分析  65-66
    3．4．3 聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的玻璃化转变  66-67
    3．4．4 聚氯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的力学性能  67-71
4 结论  71-73
参考文献  73-76
发表论文目录  76

新型高聚物纳米复合材料的研究

内容摘要

全文目录

相似论文