表面活性剂介质中有机化锂皂石的水热合成及结构特征

以氟化锂、氯化镁、水玻璃及氨水为主要原料,通过在水热合成反应体系中添加不同比例的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂和正十二烷胺(DDA),合成了层状结构的有机化锂皂石型固体,并用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、粉末X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、热重-差热分析(TGA/DTA)、N2等温吸附-脱附等手段对合成产物进行了表征。结果表明,在水热体系中,添加表面活性剂后可以合成层状结构的有机化锂皂石型固体产物。在水热生成有机化锂皂石型固体产物的过程中加入CTAB阳离子表面活性剂,其有机阳离子部分会发生插层作用,进入层间形成CTA+有机化的锂皂石。但中性DDA在水热过程中则难以发生插层作用。在DDA与CTAB同时存在下,DDA会阻碍CTAB插层作用和插层程度。反映在固体产物的形貌上和织构上,有机阳离子进入层间,导致固体产物微观结构蓬松;不同有机活性剂也影响了固体的微观堆积形态,形成不同的孔结构及分布。

高抗弯聚丙烯/有机化锂皂石复合材料的制备与性能

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对锂皂石(Laponite)进行修饰,得到有机化锂皂石。采用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为增容剂,制备了一种具有高抗弯模量和高断裂伸长率的聚丙烯/有机化锂皂石复合材料,考察了有机化锂皂石对复合材料性能的影响。结果表明,当有机化锂皂石的用量增加时,复合材料的弯曲模量增加,断裂伸长率则先增加后降低。当有机化锂皂石质量分数仅为1%时,复合材料弯曲模量达到1230 MPa,相比纯PP提高约35%;复合材料的断裂伸长率达到700%,相比于纯PP,提高约25%。扫描电子显微镜结果显示,有机化锂皂石在聚丙烯基体中分布均匀,粒径在0.5μm^1μm之间,与聚丙烯基体结合良好。

PP/EPDM/有机化锂皂石复合材料的制备

采用聚丙烯接枝马来酸酐作为相容剂,将PP、有机化锂皂石及三元乙丙橡胶(EPDM)通过双螺杆挤出机共混制备PP/EPDM/有机化锂皂石复合材料,测定了复合材料的力学性能和流动性能。结果表明:在PP/EPDM/有机化锂皂石复合材料体系中,随着弹性体EPDM含量的增加,材料的冲击强度得到显著提高,而且拉伸强度并没有明显下降,同时,体系中加入有机化锂皂石后,可以有效改善复合材料的流动性能,在EPDM含量为5wt%时熔体流动速率提高到2.39 g/10min。

锂皂石分散状态对尼龙6纳米复合材料流变行为的影响

研究了有机化锂皂石的用量及分散状态对尼龙6(PA6)纳米复合材料流变行为的影响,并对不同用量锂皂石呈剥离分散机理进行了探讨。采用X射线衍射和热重分析研究发现,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进入锂皂石片层,能使其层间距增大。由动态流变结果发现,随着锂皂石用量的增加,复合材料储能模量、损耗模量和复数黏度明显提高。透射电镜、X射线衍射结果表明,锂皂石用量为5phr时锂皂石主要以剥离形式分散在基体中,当锂皂石用量大于5phr时,锂皂石在基体中团聚,由于无机粘土与PA6两相具有不同的松弛状态,因此共混物熔体的Cole-Cole曲线出现严重的拖尾现象。复合材料Han曲线位于对角线右侧,其粘性响应占主导地位,随着锂皂石用量的增加,其弹性响应及末端效应逐渐增强。由动态复数黏度,根据Cox-Merz原理得到了不同剪切速率下的剪切黏度,解释了不同用量下锂皂石呈剥离分散的机理。

尼龙6/有机锂皂石纳米复合材料的制备及性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对锂皂石进行有机改性,制备有机改性锂皂石(Hectorite),并通过熔融共混的方法制备了高性能、低吸水率的尼龙6(PA6)/有机化锂皂石纳米复合材料.采用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)对改性前后的锂皂石进行了分析,结果表明有机改性后的锂皂石结构变疏松,层间距变大,其层间距由改性前的1.33 nm增加到1.76 nm,元素分析和热重分析计算锂皂石有机物的接枝量分别为0.78和0.73 mequiv/g,接枝效率分别为71.04%和66.62%,两种分析结果基本一致.采用示差扫描量热法(DSC)、透射电子显微镜(TEM)、力学性能测试研究了有机化锂皂石的用量对复合材料结晶性能、锂皂石在基体中分散性及力学性能的影响,结果表明锂皂石在PA6中没有起到成核剂的作用,复合材料的结晶度随有机锂皂石用量的增大而逐渐减小,且当锂皂石的含量为5 phr时,锂皂石主要以剥离形式分散在基体中,此时复合材料的拉伸强度和弯曲强度均达最大值,分别为81.6 MPa和122.1 MPa,较纯PA6分别增加了25.54%和23.50%,此外,锂皂石明显降低了PA6的吸水率.