OMMT/RPUF纳米复合材料的制备及阻燃性能研究

为提高硬质聚氨酯的阻燃性能,对蒙脱土进行有机改性,得到性能优异的改性有机蒙脱土(OMMT),将OMMT添加至硬质聚氨酯(RPUF)中,制备OMMT/RPUF纳米复合材料,通过测试分析发现:添加OMMT的聚氨酯复合材料,氧指数增加,最大热释放速率降低,降低总热释放量,降低了总烟释放量,复合材料的燃烧增长速率指数降低,火灾安全性明显提高;燃烧前,复合材料的泡孔多为封闭泡孔,未添加阻燃剂的RPUF孔泡结构孔径大,孔泡不密集,孔壁比较薄,泡孔容易被破坏,添加OMMT的RPUF的孔泡结构密集、均匀,添加EG的RPUF泡孔致密,形状呈多面体;燃烧后,纯RPUF表面凹凸不平,有裂纹和缝隙,添加OMMT的RPUF燃烧后碳层的厚度增加。OMMT的添加提高了RPUF复合材料的阻燃性能。

膨胀阻燃剂及OMMT的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂,以有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为聚合物成炭剂,采用熔融共混法对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行阻燃改性,并考察了IFR及OMMT的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、熔体黏度分析和扫描电子显微镜(SEM)对PBS/TPU/IFR/OMMT阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明:OMMT与IFR有着良好的协同阻燃效应,在OMMT质量分数为1%时,就可提高PBS/TPU/IFR共混物的阻燃效果。IFR与OMMT的分布对PBS/TPU/IFR/OMMT共混物的阻燃性能有着显著的影响。当IFR与OMMT均直接分布于PBS相时,共混物的阻燃性能最优,LOI为32.7%,垂直燃烧达到UL 94 V-0级,明显优于阻燃剂为其他3种分布体系的。

NiSO_(4)/OMMT复配体系协同膨胀阻燃环氧树脂的阻燃和抑烟性能

为降低环氧树脂的火灾危险性,以NiSO_(4)和有机蒙脱土(OMMT)复配体系作为协效剂用于增强膨胀阻燃环氧树脂的火安全性,通过氧指数测试仪、垂直燃烧测试仪、烟密度仪和锥形量热仪系统分析膨胀阻燃环氧树脂的阻燃和生烟性能。研究结果表明:单独添加NiSO_(4)或OMMT均能提高膨胀阻燃环氧树脂的阻燃、抑烟、热稳定性和成炭性能,将二者复配使用则表现出更优异的协效作用;当NiSO_(4)和OMMT以1∶1的质量比复配使用时,膨胀阻燃环氧树脂的极限氧指数(LOI)达到31.1%并通过UL94 V-0级测试,800℃时的残余质量达到22.6%,总释放热和总生烟量相比于纯环氧树脂分别降低56.0%,65.8%;炭层分析表明,NiSO_(4)和OMMT复配体系能提高试样燃烧后炭层的交联密度,增强炭层的致密性和隔热性,达到协效阻燃和抑烟的效果。研究结果可为提高环氧树脂基产品的阻燃和抑烟性能提供参考与借鉴。

OMMT/SBR复合改性沥青流变性能研究

为研究OMMT/SBR复合改性沥青的性能,采用DSR、BBR测试方法,探究复合改性沥青在高温以及低温下的抗车辙、抗开裂性能。研究结果显示:复合改性剂的掺入对改性沥青的高低温性能进行了加强与改善,掺入有机蒙脱土旨在提高沥青高温性能是可行的。

聚乙烯(PE)/OMMT纳米复合材料的结构、形态和性能

选择一种新型的有机改性蒙脱土(OMMT),在不加任何相容剂的条件下,利用熔融挤出法分别制备出了剥离型高密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料、插层型线型低密度聚乙烯/蒙脱土和低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料。利用透射电子显微镜观察制备的复合材料的亚微观分散形态,确定了制备出的纳米复合材料的类型,并对不同亚微观结构形态进行了分析讨论,得出了不同分子结构影响纳米复合材料形成不同分散形态的结论;对于3种纳米复合材料的物理性能测试结果表明,不同亚微观分散形态的纳米复合材料的纳米效应不同,对物理性能的影响各有不同,对于聚合物/蒙脱土纳米复合材料的深入研究具有重大意义,同时分散均匀的纳米复合材料结构对于进一步研究聚乙烯纳米膜的气体阻隔性等性能奠定了良好的基础。

OMMT/IIR纳米复合材料结构与性能的研究

采用熔体插层法制备有机蒙脱土(OMMT)/IIR纳米复合材料。试验结果表明,OMMT/IIR纳米复合材料是插层型纳米复合材料;与无机粘土/IIR微米复合材料及IIR相比,OMMT/IIR纳米复合材料具有良好的物理性能,且其物理性能均随OMMT用量的增大而明显提高;与IIR相比,OMMT/IIR纳米复合材料具有优异的气密性。

OMMT对POE/Mg(OH)_2复合材料性能的影响

通过熔融共混法制备了POE/POE-g-MAH/Mg(OH)2及POE/POE-g-MAH/Mg(OH)2/OMMT复合材料,采用X射线衍射(XRD)仪和透射电镜(TEM)对OMMT在POE/POE-g-MAH/OMMT(OMMT质量分数为11%)母粒中的分散情况进行了表征,利用水平-垂直燃烧仪和锥形量热仪对两种复合材料的阻燃性能进行了测试。XRD和TEM表明,在母粒中OMMT大部分以剥离形态存在,达到了纳米分散;垂直燃烧和锥形量热仪实验表明,随着OMMT含量的增加,复合材料的热释放速率(HRR)降低(由202.9 kW/m2降低到135.4 kW/m2),表明Mg(OH)2和OMMT具有阻燃协效作用。力学性能测试表明OMMT的加入有利于复合材料力学性能的提高。

瓜尔胶-g-聚丙烯酸/OMMT纳米复合吸水性树脂的制备与表征

以瓜尔胶(GG)、季铵盐改性的蒙脱土(OM-MT)和丙烯酸(AA)为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在水溶液中通过接枝聚合反应制备了瓜尔胶-g-聚丙烯酸/OMMT纳米复合吸水性树脂。研究了OMMT的含量、MBA的浓度对产物吸水倍率的影响,考察了OMMT的引入对产物反复溶胀性能的影响。并用傅利叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法表征了纳米复合吸水性树脂的结构及内部形貌。结果表明,在聚合过程中GG与AA发生了接枝聚合反应;并且OMMT片层被剥离,以纳米尺寸分散在吸水性树脂中。MBA浓度为3mmol/L时,引入5%OMMT不仅可以提高纳米复合吸水性树脂的吸水倍率,而且还可以改善树脂的反复溶胀性能。

PBT/OMMT纳米复合材料的性能研究

采用原位聚合方法制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/有机膨润土(OMMT)纳米复合材料。结果表明,含质量分数3%左右OMMT的PBT/OMMT纳米复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度较纯PBT分别提高16.5%、11.3%和9.9%,热稳定性小幅提高。OMMT与阻燃剂混合使用,可大幅提高材料的阻燃性能,较纯PBT提高20%以上,达到难燃标准。

TAP/OMMT复配阻燃体系在NR中的应用

研究磷酸三芳基酯(TAP)/有机改性纳米蒙脱土(OMMT)复配阻燃体系在NR中的应用效果。试验结果表明:复配阻燃体系有效提高了NR的热稳定性和阻燃性能,相应复合材料的物理性能和耐磨性能较优;阻燃机理分析表明,TAP和OMMT的磷-硅协同效应增强了NR体系的阻燃效果。

纳米OMMT对PA6/PET共混体系结晶性能的影响

采用熔融共混法,以PA6/PET(30/70)和PA6/PET(70/30)合金为研究对象,利用差示扫描量热法(DSC)探讨纳米有机OMMT对PA6/PET共混物结晶性能的影响,结果表明:PA6/PET共混物中,PA6相和PET相均能各自结晶,且PA6相阻碍PET相的结晶,而PET相对PA6相的结晶性能没有影响。引入纳米OMMT后,体系中PA6相和PET相的结晶温度均降低,并缩短半结晶时间,加剧两组分结晶温度对降温速率的依赖性。用莫志深方法处理纯PA6/PET共混物和PA6/PET/OMMT纳米复合材料的非等温结晶动力学,结果表明:在PA6/PET(30/70)共混体系中引入纳米OMMT后,F(T)值均增大,而在PA6/PET(70/30)共混体系中引入纳米OMMT,F(T)值减小。

ABS/OMMT、PA6/OMMT复合材料形态及性能

熔融挤出制备了有机蒙脱土(OMMT)含量不同的ABS/OMMT,PA6/OMMT复合材料,用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等仪器研究OMMT分别在ABS、PA6基体中的分布情况及对其力学性能的影响。结果表明:在ABS/OMMT复合材料中,OMMT主要为插层结构,大部分OMMT片层以聚集状态存在;而对PA6/OMMT复合材料,OMMT片层主要以剥离形态分布在PA6基体相中;随着OMMT含量增加,ABS/OMMT复合材料的拉伸、弯曲强度及弯曲模量都先上升后下降,且当OMMT含量在3份时性能较好,其缺口冲击强度呈下降趋势;PA6/OMMT复合材料在OMMT含量为3份时,其拉伸、弯曲强度和弯曲模量都出现极值现象,而缺口冲击强度线性降低。由于OMMT与PA6有较好的亲和力,在PA6中分散性较好,使PA6/OMMT复合材料的综合力学性能比ABS/OMMT复合材料的优异。

PBT/OMMT纳米复合材料制备及阻燃性能研究

采用熔融插层法制备聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/有机膨润土(OMMT)纳米复合材料,加入阻燃剂提高PBT的阻燃性能。利用XRD、SEM观察纳米复合材料的结构及界面特征,测试阻燃效果和探讨其阻燃机理。实验结果表明:单一加入OMMT,可以提高阻燃性能,但效果不明显,而采用OMMT与阻燃剂混合使用,起到协效作用,在阻燃性能不降低的情况下(达到V-0级),可使阻燃剂用量降到一半,材料成本降低效果显著。

微生物合成的β-羟基丁酸与β-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)/有机化蒙脱土(OMMT)纳米复合材料生物降解性的研究

采用土壤悬浊培养降解实验法对溶液插层法制备的β-羟基戊酸酯共聚物／有机化蒙脱土(PHBV／ OMMT)的纳米复合材料进行了降解性能的研究;采用膜基稀释频度法(film-MPN method)研究了土壤悬浊液 中PHBV降解菌变化以及对纳米复合材料降解性能的影响;利用紫外分光光度法通过观察Bacillus Subtillus生 长规律研究了OMMT的抗菌性,影响降解性能变化的原因除了PHBV与OMMT间存在相互作用制约了 PHBV的链运动,降低了材料的透水性之外,还与材料的结晶度、OMMT的抗菌性,环境的降解菌数以及复合材 料的插层结构等因素有关.

双辊共混法制备EPDM/OMMT纳米复合材料

自制一种有机改性蒙脱土(OMMT),采用双辊共混法与三元乙丙橡胶复合,得到了具有高强度、低硬度等超常力学性能的乙丙橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料。透射电镜观察表明,制备出了半剥离型纳米复合材料,力学性能测试显示,在低填充量(15份以下)时,纳米复合材料的各项力学性能远超过同含量下高耐磨碳黑体系的。在填充量为10份时,有机土填充体系的断裂强度为15.85 MPa,是碳黑填充体系(6.57 MPa)的2.4倍,是纯橡胶体系(2.05 MPa)的7倍多;撕裂强度也高于碳黑体系和纯胶体系的;而此时纳米复合材料的邵A硬度仅为58.5,比相同强度下碳黑补强体系的低近10。

OMMT改性MDI型聚氨酯胶黏剂的制备及力学性能

为了研究有机化蒙脱土对聚氨酯力学性能的影响,以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚醚二醇合成聚氨酯(PU)预聚体,二乙烯三胺为扩链剂,环氧树脂(E51)为固化剂,用有机化蒙脱土(OMMT)对其改性,采用原位聚合法合成了有机化蒙脱土(OMMT)/聚氨酯(PU)胶黏剂.通过红外光谱(FT-IR)表征聚合物的结构;X射线衍射(XRD)表征OMMT在基体中层间距的变化;扫描电镜(SEM)观察OMMT在基体中的分散和结构;通过剪切强度、剥离强度、拉伸强度和断裂伸长率的变化分析OMMT对胶黏剂力学性能的影响.结果表明:在基体中OMMT的层间距变大并被剥离成单独片层,OMMT的添加量少于4%时能够均匀地分散在基体中;加入OMTT可以提高PU的综合性能,当OMMT的质量分数为4%时OMMT/PU综合性能最佳,胶膜剪切强度达到最大值8 MPa与纯PU(6.2 MPa)相比提高了29%,拉伸强度为283.1 MPa比纯PU(165MPa)提高了71%,断裂伸长率为569%比纯PU(403%)提高了41%.

PA/POE/OMMT复合材料的制备及性能研究

分别以三种常用的尼龙(PA6,PA1010,PA11)为基体树脂,以乙烯–辛烯共聚物(POE)和有机改性蒙脱土(OMMT)为增韧增强改性剂,采用熔融共混方法制备了PA/POE/OMMT复合材料,并研究了复合材料的力学性能。结果表明,当OMMT的添加量为3%时,三种复合材料(PA6/POE/OMMT,PA1010/POE/OMMT,PA11/POE/OMMT)的综合力学性能最佳,复合材料的冲击强度达到56.14,53.15,59.09 kJ/m2,分别为纯PA树脂的10.3,6.5,6.0倍。

PVC/OMMT纳米复合材料的结构与性能

采用锥形双螺杆挤出机直接熔融插层制备了聚氯乙烯/有机蒙脱土(PVC/OMMT)纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),热重分析仪(TG)研究了OMMT在PVC基体中的分散状态以及对PVC/OMMT纳米复合材料力学与热性能的影响.结果表明:OMMT在PVC基体中多数以剥离形态存在,适量的OMMT不仅有利于复合材料强度与韧性的提高,而且可以提高材料的模量,在OMMT含量为6份时体系具有最佳综合力学性能.OMMT有利于降低PVC/OMMT纳米复合材料的粘度,但会使PVC的热分解温度降低.

ABS/PA6/OMMT共混体系的结晶及热力学性能

采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、尼龙6(PA6)和有机蒙脱土(OMMT)通过熔融共混的方法制备了ABS/PA6合金。利用广角X射线衍射(WAXD)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)、动态热力学分析仪(DMA)研究了ABS/PA6/OMMT合金体系的结晶性能、热力学性能及OMMT在共混体系中的分布情况。结果表明,OMMT以剥离状态分布于PA6相中,PA6、ABS两相界面存在少量的OMMT片层。OMMT的加入降低了合金体系的结晶温度及结晶度,且对ABS/PA6共混体系具有一定的增容作用。添加3份OMMT到ABS/PA6体系中,其储能模量达到极值,ABS/PA6/OMMT共混体系的玻璃化转变温度变化较小。

共混工艺对PA6/POE-g-MAH/OMMT共混物形态和性能的影响

采用2种不同的共混工艺制备了马来酸酐接枝(乙烯/辛烯)共聚物(POE-g-MAH)/有机蒙脱土(OM-MT)/尼龙6(PA6)复合材料.借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对复合物的形貌和结构进行了表征,并测试了复合材料的热力学性能.实验结果表明工艺1(两次熔融)条件所得到复合材料为"沙袋结构"(POE-g-MAH/OMMT),粒子较均匀地分散在PA6中;而由工艺2(多元共混)制得的复合材料,OMMT只少部分与POE-g-MAH形成尺寸相对较大不均匀的"沙袋结构".同时力学测试结果证实在工艺1条件下具有较均匀分散性POE-g-MAH/OMMT"沙袋结构"可显著提高三元共混物的缺口冲击强度,其增韧粒子的界面效应和空洞化是提高冲击强度的主要原因.