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。

NR/BR/OMMT纳米复合材料的研究 (Ⅰ)复合材料的制备及表征

选用自制的3种有机蒙脱土(OMMT),利用机械共混法制备了天然橡胶/顺丁橡胶/有机蒙脱土(NR/BR/OMMT)纳米复合材料,测试了复合材料的力学性能,研究了复合材料的耐老化和耐溶剂性能。结果表明:3种OMMT对复合材料的补强效果明显不同,其中2#OMMT为最佳,其断裂强度和撕裂强度均提高近1倍,耐老化和耐溶剂性能也最优异。

P(MMA-MA)／OMMT纳米复合材料的制备及表征

通过原位乳液聚合法合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯)(P(MMA-MA))/有机化蒙脱土(OMMT)纳米复合材料.使用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)表征了OMMT在P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料中的分散状况;用热失重分析仪(TGA)研究了材料的热稳定性;用裂解色谱-质谱联用仪(PGC-MS)分析了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚丙烯酸甲酯(PMA)及P(MMA-MA)热降解机理.分析结果表明:P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料中已经形成了部分插层、部分剥离的结构;P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料的热稳定性随着OMMT加入量的增加而提高,并且当OMMT质量分数为5%时,其耐热性最好.另外,第二单体丙烯酸甲酯(MA)的加入也会增加P(MMA-MA)/OMMT的热稳定性.当甲基丙烯酸甲酯(MMA)与MA的质量比为40∶20时,在失重率为10%的热分解温度比PMMA/OMMT纳米复合材料的高25.3K.

环氧树脂/PEG/OMMT杂化体的合成及性能研究

以三乙基苄基氯化铵为催化剂,制备了环氧树脂E-44和聚乙二醇(polyglycol,PEG)的杂化体A;将接枝了马来酸酐的PEG与E-44共混,制备了杂化体B。比较杂化体A和杂化体B的性能及其对E-44的增韧效果。结果表明,杂化体A具有水溶性和较好的表面活性,且对E-44具有优异的增韧效果,加入质量分数40%的杂化体A可使E-44的冲击强度提高203%,适量的有机蒙脱土(organic montmorillonite,OMMT)可有效弥补杂化体A增韧时所引起的剪切强度下降。杂化体B中的PEG与E-44几乎没反应,但PEG会参与其固化反应,从而显著提高E-44的韧性,只是效果不如杂化体A。

BSBBR/OMMT纳米复合材料的结构与性能

采用机械共混法分别制备了BSBBR(星形支化溴化丁基橡胶)/OMMT(有机蒙脱土)纳米复合材料、BIIR(溴化丁基橡胶)/OMMT纳米复合材料,并着重探讨了OMMT掺量对两者结构和性能的影响。研究结果表明:BSBBR、BIIR中的部分橡胶大分子链可插入至OMMT的片层结构中,并且OMMT可良好分散在BSBBR、BIIR基体中;当w(OMMT)=10%(相对于纳米复合材料质量而言)时,BSBBR/OMMT纳米复合材料的拉伸强度相对最优,并且比纯BSBBR提高了73%,而且是BIIR/OMMT纳米复合材料的1.35倍;与BIIR/OMMT纳米复合材料相比,BSBBR/OMMT纳米复合材料具有更优异的耐热性和气体阻隔性。

基于Kriging模型的不饱和聚酯树脂/OMMT复合材料黏度分析

选用了U12*(1210)的均匀设计表,以有机蒙脱土(OMMT)的含量(0%-6%)与温度(20℃-50℃)作为实验因子,分别探讨了不饱和聚酯树脂/有机蒙脱土的黏度与两者之间的关系,并利用KRIGING插值法分析得到不饱和聚酯树脂/OMMT黏度最小时和最大时的参数组合与预期黏度值,通过实验验证,得到以下研究结果:当OMMT的含量相同时,一定范围内温度的升高可以使不饱和聚酯树脂流体的黏度降低,当温度相同时,OMMT含量的增加又会使不饱和聚酯树脂的黏度增大,由克里金插值法获得反应曲面通过MATLAB软件中的遗传演算法工具找出了不饱和聚酯树脂/OMMT复合材料黏度最小的参数组合为温度45℃,OMMT含量0%,其黏度值为0.652Pa·s,而当温度为20℃,OMMT含量为6%时,复合材料会得到黏度的最大值1.330Pa·s。

有机化蒙脱土改善SBS改性沥青性能的研究

对掺入适量有机化蒙脱土的SBS改性沥青的常规技术性能、贮存稳定性能、美国战略公路研究计划（SHRP）技术性能等进行了试验研究；对有机化蒙脱土在SBS改性沥青中的作用原理进行了分析．结果表明，在SBS含量为5％（质量分数）的改性沥青中掺入适量（0～10％，质量分数）的有机化蒙脱土，可获得贮存稳定的SBS改性沥青，其常规技术性能满足聚合物改性沥青SBS类I—D技术指标要求，且优于不掺有机化蒙脱土的SBS改性沥青；SHRP技术性能满足PG70—22的指标要求．

硬脂酸酯季铵盐插层蒙脱土的制备及表征

以硬脂酸与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为原料,合成了具有生物降解性的酯类季铵盐2-羟基-3-硬脂酰氧基丙基三甲基氯化铵(CMESA),利用FTIR和1HNMR对其结构进行了表征。以CMESA作为有机插层剂对蒙脱土进行有机改性,对制得的有机蒙脱土(OMMT-CMESA)进行了红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)测试。红外测试及X射线衍射结果均显示,CMESA成功插层于蒙脱土片层中;热失重结果显示有机蒙脱土的热稳定性明显提高;X射线粉末衍射(XRD)表明,CMESA改性后的有机蒙脱土层间距由1.41nm增加到7.21nm,改变了层间微环境,增强了与聚合物的相容性及分散性,有利于聚合物或单体进入蒙脱土层间形成纳米复合材料。

有机蒙脱土对单宁酸的吸附性能

利用十六烷基二甲基羟乙基溴化铵对钠基蒙脱土(MMT)进行离子交换改性,制得有机蒙脱土(OMMT),并通过FT-IR、XRD对MMT改性前后的结构进行表征。通过静态吸附试验,探究OMMT对单宁酸(TA)的吸附条件和吸附机理。结果表明,OMMT吸附TA对pH值有较大的依赖性,吸附最佳pH值在4.0左右;吸附平衡时间为6h,吸附动力学曲线符合准二级动力学模型;吸附等温线用Langmuir方程比Freundlich方程能更好地描述;在pH值为4.0、TA初始浓度为500 mg/L、温度为20℃时,最大吸附容量为181.6mg/g;热力学参数ΔG、ΔH均为负值表明吸附为自发的放热过程。在饱和吸附和解吸重复7次后,再生OMMT吸附容量下降不到20%。

分散剂对有机蒙脱土悬浮液分散稳定性的影响

研究通过重力沉降法、Zeta电位分析法以及粘度分析,研究了二癸基二甲基氯化铵(DDAC)以及不同复配分散剂对有机蒙脱土在水溶液中的分散行为,以及pH值对有机蒙脱土分散稳定性的影响。结果表明:有机蒙脱土悬浮液的分散稳定性随着DDAC浓度的增加呈现先增后减的趋势;不同高分子分散剂与DDAC复配后,降低了悬浮液的Zeta电位,但却提高了体系的空间位阻效应,当悬浮液体系的pH值为8～11范围内时,体系的稳定性提高。

纳米有机蒙脱土改性SEBS/PP共混物的研究

通过熔融插层的方法将纳米有机蒙脱土(OMMT)与氢化苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)/聚丙烯(PP)共混制备得到SEBS/PP/OMMT复合材料。X射线衍射实验证明,复合材料SEBS/PP/OMMT5%、SEBS/PP/OMMT10%片层间距分别为4.17nm,3.91nm,说明聚合物插层进入OMMT片层之间,制备得到SEBS/PP/OMMT插层复合材料。采用锥形量热仪测试材料的阻燃性能,燃烧测试结果表明,SEBS/PP/OMMT复合材料具有比较低的热释放速率和质量损失速率,并且随着OMMT添加量增加,复合材料的热释放速率、峰值热释放速率和总热释放先显著降低最后趋于一个稳定值。综合力学测试结果表明,当有机蒙脱土质量分数为5%～10%时,该复合材料的综合性能最好。

蒙脱土对脲醛树脂性能的影响

以有机蒙脱土(OMMT)作为脲醛树脂(UF)胶粘剂的改性剂,制备UF/OMMT纳米复合材料;然后将其用于刨花板的制备,并采用红外光谱(FT-IR)法和X-射线衍射(XRD)法对纳米复合材料的结构进行了表征。结果表明:刨花板的力学性能随OMMT含量增加呈先升后降(或先升后降再升)态势,并且在w(OMMT)=3%时相对较好;当w(OMMT)=1%时,经硅烷偶联剂(KH-550)处理后的OMMT在UF反应终了阶段加入时,刨花板的综合力学性能相对最好;在纳米复合材料体系中,OMMT的层状纳米片层已被剥离,并且OMMT和UF之间发生了一定程度的化学反应,而偶联剂和OMMT之间并没有形成化学键。

环氧树脂/有机化蒙脱土纳米复合材料的研究

采用插层原位聚合法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土(EP/OMMT)纳米复合材料,探讨了OMMT的剥离结构及其对EP/OMMT纳米复合材料热性能和力学性能等影响。结果表明:当w(OMMT)=7%时,EP/OMMT纳米复合材料的热变形温度提高了24～27℃,Tg(玻璃化转变温度)提高了20～30℃,并且其力学性能和耐湿热性能均优于纯EP体系。

有机蒙脱土改性脲醛树脂胶粘剂的制备及性能研究

将不同投料比的OMMT（有机蒙脱土）引入脲醛树脂（UF）合成的3个阶段（加成、缩聚和缩聚后期）中，制备出相应的OMMT改性UF胶粘剂。研究结果表明：该改性UF胶粘剂的耐热性高于未改性UF胶粘剂，其游离甲醛含量随OMMT投料比增加而降低，粘接强度随之增大。加成阶段投入OMMT后，该改性UF胶粘剂的降醛效果明显；缩聚阶段投入OMMT后，该改性UF胶粘剂的补强效果显著。OMMT较佳的投入阶段为缩聚阶段，较佳的投料比为2％-3％（相对于尿素总质量而言）。

有机蒙脱土的差热分析曲线形状因子解析

用十八烷基三甲基溴化铵(STAB)、双-十八烷基二甲基溴化铵(DOAB)、三-十八烷基甲基溴化铵(TOAB)和蒙脱土(MMT)制备有机蒙脱土(OMMT),在采用热质量-差热(TG-DTA)研究OMMT热分解动力学基础上,计算差热分析(DTA)曲线形状因子(Ф)。结果表明:OMMT插层改性效果好,MMT/STAB,MMT/DOAB和MMT/TOAB热分解动力学机理函数的差异源于STAB,DOAB和TOAB在OMMT晶体片层中采取的排列方式不同,且MMT/STAB的差热分析曲线对称性较好,MMT/DOAB和MMT/TOAB的差热分析曲线对称性较差,Ф值与其TG-DTG-DTA中差热分析曲线吻合。

胶合板用脲醛树脂胶粘剂的纳米改性

以MMT(蒙脱土)或OMMT(有机蒙脱土)作为改性剂,两者分别在UF(脲醛树脂)合成的不同阶段(加成阶段、缩聚阶段和缩聚后期)中以同一投料比引入体系中,制备相应的改性UF胶粘剂。研究结果表明:当n(F):n(U)=1.2:1、w(MMT或OMMT)=2%(相对于尿素总质量而言)时,MMT和OMMT的引入,能使相应改性UF胶粘剂的某些性能(如黏度、固含量、胶接强度和固化时间等)增加、游离甲醛含量降低;OMMT的改性效果优于MMT,并且OMMT在加成阶段投入时降醛效果明显,在缩聚阶段投入时补强效果明显。

蒙脱土/聚氨酯复合材料的制备及研究

制备了阳离子水性聚氨酯,并对钠基蒙脱土(Na-MMT)进行插层处理得到聚氨酯功能化的有机蒙脱土(OMMT),经两步原位聚合法制备了蒙脱土/聚氨酯纳米弹性体。利用FTIR、XRD、TG、TEM、SEM等手段表征和分析了OMMT结构和性能及其对聚氨酯脲弹性体的复合效果,结果表明:经聚氨酯大分子链插层改性后的OMMT层间距显著扩大且稳定,同时表面呈现一定的亲油性。联合“原位”变温红外分析与变温力学性能测试技术对聚氨酯弹性体进行表征分析,构建聚氨酯的氢键化作用和力学性能之间的辩证关系及OMMT粒子的纳米效应。

有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料的制备及表征

以PLA(聚乳酸)为基体、CEC(阳离子交换容量)为0.5和1.0的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)为NMMT[钠基MMT(蒙脱土)]的改性剂,制得CMMT(CEC改性MMT);然后用CTS(壳聚糖)对CMMT进一步改性,制得TFC(2次改性蒙脱土);最后采用熔融插层法制得PLA/CMMT、PLA/TFC纳米复合材料。研究结果表明:CMMT和TFC的FT-IR(红外光谱)图中出现了改性剂的特征峰,X-ray(X射线衍射)图中峰值向左移动,说明TFC和CMMT的层间距大于NMMT;改性PLA具有良好的物理性能和力学性能,改性NMMT含量越多,体系的团聚现象就越严重;当w(改性NMMT)=3%(相对于原料总质量而言)时,制备的纳米复合材料综合性能相对最好,并且具有环保佳、相容性良好和可降解等优点。

新型环氧乙烯基酯建筑结构胶的制备与性能研究

以低黏度的EVER(环氧乙烯基酯树脂)为基体,OMMT(有机蒙脱土)为插层改性剂、二氧化硅(SiO_2)和石棉纤维为增强剂,制备了改性EVER结构胶。研究结果表明:EVER分子链极易插入OMMT的片层之间,形成的物理交联点能显著提高体系的触变性,但体系的拉伸强度明显下降;引入SiO_2和石棉纤维后,体系的压缩强度和拉伸强度明显增强。当m(SiO_2)=30 g、m(石棉纤维)=7 g和m(OMMT)=10 g时,体系的1 d压缩强度为48 MPa、14 d压缩强度为76 MPa、拉伸强度为32 MPa、正拉粘接强度为4.5 MPa且触变性良好,完全满足建筑结构胶的性能要求。

有机蒙脱土改性羟基化聚酯的研究

羟基化聚酯可以用来制备可降解塑料,极具研究价值.以双酚A环氧树脂和癸二酸为原料,苯甲酸为阻聚剂,开环聚合合成了羟基化聚酯.研究了不同种类和用量的催化剂对产物相对分子量及多分散性的影响.当有机蒙脱土的质量分数为10%时,产物的相对数均分子量可达13 459,相对重均分子量可达132 596,而多分散性仅为9.85,是插层型羟基化聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料.