有机化蒙脱土对XLPE/OMMT纳米复合电介质微观形态及水树枝老化特性的影响

文中采用熔融共混法分别制备了交联聚乙烯/有机化蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合电介质,研究有机化蒙脱土种类对纳米复合电介质微观形态和水树枝老化特性的影响。对试样进行力学性能测试发现,OMMT质量分数为0.5%时,综合力学性能达到最佳;利用差示扫描量热法和扫描电子显微镜研究了试样的微观形态,经双十八烷基苄基季铵盐有机化改性并细化的有机化蒙脱土(OMMT3)起到明显的异相成核作用,使晶体更加完善,结晶度高达25.3%,晶体平均尺寸仅为16.67μm;采用水针电极法对各试样进行加速水树枝老化试验,剥离分散的OMMT3片层形成了更加曲折的迷宫路径,其对水分子的阻隔效应与XLPE交联网状结构对分子链运动束缚的共同作用,有效抑制了XLPE/OMMT3试样中水树枝的生长,引发概率下降至23.4%;傅里叶变换红外光谱对水树枝老化前后的化学结构进行了表征,纳米复合电介质水树区的羰基指数增加、羟基振动峰增强,表明水树枝老化是电化学降解的作用;在水树枝生长过程中,XLPE/OMMT3试样老化断链较少,表现出较优的耐热氧老化性能。

氯化镍与有机蒙脱土在环氧基膨胀型钢结构防火涂料中的协效作用

以有机蒙脱土(OMMT)和氯化镍(NiCl_(2))作为复配协效剂制备环氧基膨胀型钢结构防火涂料,通过锥形量热仪、热重分析仪(TG)、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)系统研究了复配协效剂在防火涂料中的防火和抑烟作用。结果表明:单独添加OMMT和NiCl_(2)均能有效增强环氧基膨胀型钢结构防火涂料的隔热性能并降低燃烧过程中的生烟量和热释放,将二者复配使用表现出更好的协效作用。当m(OMMT)∶m(NiCl_(2))=1∶1时,膨胀型钢结构防火涂料的峰值热释放速率、峰值生烟速率以及300℃背温时间分别为291.3 kW/m^(2)、0.039 m^(2)/s和1465 s。TG结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用可以降低涂料的峰值分解温度和质量损失速率,使涂层在700℃时的残炭率高达24.8%。SEM和FT-IR结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用有利于形成更多含磷交联结构进而提高膨胀炭层的致密性和连续性,达到较好的防火和抑烟作用。

一锅法合成银纳米粒子/有机蒙脱土复合材料

以硝酸银为银源,硼氢化钠为还原剂,阳离子型表面活性剂为柱撑剂和吸附剂,钠基蒙脱土为分散剂和载体,利用液相还原法的一锅法成功制备银纳米颗粒。分别应用X-射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对制备产物进行了表征,证明有机蒙脱土负载了银纳米粒子。银纳米粒子大多附着在有机蒙脱土的表面,少量插入层间。同时考察了表面活性剂、反应物的物质的量之比对产物粒径的影响。

有机蒙脱土/木质纤维复合改性沥青性能研究

为研究有机蒙脱土与木质纤维的耦合作用对沥青性能的影响,文章通过制备不同掺量下的有机蒙脱土/木质纤维复合改性沥青(OMFA),采用动态剪切流变仪(DSR)试验、弯曲梁流变仪(BBR)试验和傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验,研究OMFA的高低温流变性能与微观组成。试验结果表明:有机蒙脱土和木质纤维均能改善沥青的高温稳定性和低温抗裂性;与采用单一改性(有机蒙脱土或木质纤维)的沥青相比,OMFA的流变性能均有明显提高,即有机蒙脱土与木质纤维的协同作用使得沥青性能进一步增强,且有机蒙脱土、木质纤维与沥青的耦合作用为物理反应。

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备与力学性能预测

本文采用熔融挤出法制备了β成核聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,考察了蒙脱土、β成核剂及增容剂用量对复合材料缺口冲击强度和弯曲强度的影响,并用BP神经网络进行预测。结果表明,增加蒙脱土用量有助于复合材料强度的提高但对韧性不利;随β成核剂用量的增加,复合材料的缺口冲击强度略有增加,而弯曲强度存在最优值,即添加β成核剂0.1%时,弯曲强度达到最大值35.06MPa,较不添加时增加了13.68%;随增容剂用量的增加,复合材料的韧性显著增大而强度有所降低,添加30%增容剂,复合材料的缺口冲击强度较不添加时增加了约3倍,而弯曲强度仅降低了28.39%;BP神经网络预测结果表明,该模型能够比较精确的预测该复合材料的力学性能。该研究对于优化聚丙烯基纳米复合材料制备及改进力学性能预测具有借鉴意义。

β成核聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的结构与力学性能

本文使用双螺杆挤出机制备了β成核聚丙烯(β-PP)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料。采用FTIR、XRD和SEM分析了复合材料的微观结构与形貌特征,考察了OMMT、β成核剂(β-NA)及增容剂用量对复合材料冲击强度和弯曲强度的影响,并对比研究了标准BP神经网络模型和LM-BP神经网络模型对力学性能的预测能力。结果表明,增容剂与OMMT表面形成了强相互作用,提高了复合体系的相容性,黏土片以插层结构分散在β-PP基体内。OMMT、β-NA及增容剂用量对复合材料的力学性能均产生了一定影响,其中添加30%增容剂时复合材料的冲击强度约为不添加时的4倍,而弯曲强度仅降低了28.39%。此外,与标准BP神经网络模型相比,LM-BP神经网络模型具有更快的收敛速度和更高的预测精度。该研究为优化PP基纳米复合材料的制备及力学性能预测提供了参考。

温拌剂对氢氧化铝(ATH)/有机改性蒙脱土(OMMT)沥青混合料阻燃抑烟与路用性能的影响

为研究温拌剂PN2217对氢氧化铝(ATH)/有机改性蒙脱土(OMMT)沥青混合料阻燃抑烟与路用性能的影响,采用高速剪切法制备ATH/OMMT复合阻燃沥青与温拌阻燃沥青并测试了常规物理性能;采用锥形量热仪测试PN2217对ATH/OMMT复合改性沥青混合料阻燃抑烟性能的影响;对ATH/OMMT复合阻燃沥青与温拌阻燃沥青进行热重试验,研究PN2217对ATH/OMMT复合阻燃沥青热解特性的影响机理;采用车辙试验与低温弯曲试验研究了PN2217对ATH/OMMT复合改性沥青混合料路用性能的影响。研究表明,PN2217抑制燃烧过程中惰性炭层的形成降低了ATH/OMMT复合改性沥青混合料的阻燃抑烟性能,加入PN2217后,燃烧过程中形成的炭层表面出现了空隙与裂隙,无法有效阻止与外界的热量与气体交换;PN2217通过降低了ATH/OMMT复合改性沥青与集料之间的粘附作用,对高温性能有一定的抑制作用,同时改善了低温抗裂性能。

交联度对交联聚乙烯/有机化蒙脱土纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响

为了研究交联度对纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响,通过调控交联时间,制备了不同交联度的交联聚乙烯/有机化蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)测试判断蒙脱土的插层分散状态和试样聚集态结构的变化,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样的结晶形态,并对其拉伸性能、电导-温度特性、介电常数、介质损耗及击穿场强进行了测试。结果表明:交联形成的三维网状结构抑制了晶体生长,且晶体尺寸和结晶度随交联度的增加而不断减小;剥离分散的OMMT在XLPE/OMMT中充当了物理交联点,与交联键共同作用,提高了纳米复合材料的拉伸强度,且不断完善的交联网络,使复合材料的弹性模量增大,韧性增强。纳米复合材料的电导率随温度升高而增大,其活化能的大小与交联度和OMMT的界面区域有关。完善的交联网络和均匀分布的界面区,增加了势垒,提高了复合材料的活化能。交联度的增加,形成较强的分子间作用力,阻碍了偶极子和侧基的转向极化,使介电常数和介质损耗角正切值减小;OMMT的加入和交联结构的完善,共同提高了复合材料的击穿场强;但过度交联会影响OMMT在基体中的分散程度,使OMMT片层发生微重排,进而导致OMMT与基体的界面结合力下降,劣化的OMMT排列和分散,使自由电子易脱离束缚,对晶格结构造成破坏,增加了复合材料的微观缺陷,使击穿场强降低。

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.

有机分子聚合过程中DOM特征及其与蒙脱土的吸附过程

制革、食品发酵等天然产物加工业产生的废水中有机物之间通常发生聚合,生成难降解溶解性有机物(DOM)。为研究其聚合过程及黏土矿对其吸附及稳定性影响,选取废水常见有机物模拟聚合反应,以蒙脱土(MMT)进行吸附研究。反应过程中上清液荧光光谱显示,0 d时在酪氨酸类蛋白区(E_(x)/E_(m) 250/310 nm)出现明显荧光峰,5 d时在类富里酸(E_(x)/E_(m) 240/500 nm)和类腐殖酸区域(E_(x)/E_(m) 400/500 nm)处出现明显的荧光峰。聚合过程中提取的类腐殖质HAL1与商品腐殖酸HA进行对比,有一样荧光特征峰1和特征峰2。同时,红外光谱显示两者有极其相似的红外光谱特征,且HAL1出现与天然黑土中提取的腐殖酸相同多糖的C-O拉伸振动。加入MMT后,总有机碳(TOC)降低了30%;吸附后,上清液中残余分子的相对分子质量从660000减少到75000。加入MMT后类富里酸和类腐殖酸区域荧光峰强度减小。MMT对稳定后上清液DOM进行再吸附时,TOC仍呈下降趋势;在小分子和大分子溶液中分别吸附TOC 16.2 mg/g和5.25 mg/g。干-湿交替过程中MMT中TOC继续增加11.32 mg/g,存在4.6 mg/g有机物的脱附。

再生纤维素/有机蒙脱土复合膜的制备及性能研究

将有机蒙脱土(OMMT)混入纤维素溶液中,采用溶胶-凝胶法制得再生纤维素/有机蒙脱土(RC/OMMT)复合膜。利用扫描电镜、红外光谱和X射线衍射对RC/OMMT复合膜的形貌、结构进行表征,研究OMMT含量对RC/OMMT复合膜力学性能、疏水性、气体阻隔性和热稳定性的影响。结果表明,OMMT以剥离或插层的状态均匀分散在RC基体间,提高了复合膜的综合性能。当OMMT含量为3%时,RC/OMMT复合膜的拉伸强度、疏水性、气体阻隔性和热稳定性均得到显著提高;当OMMT含量达到4%时,复合膜的透氧系数低至1.391×10^(-17)cm^(3)·cm(/cm^(2)·s·Pa),具有优异的氧气阻隔性能。RC/OMMT复合膜在高性能绿色包装领域有较好的应用潜力。

有机纳米蒙脱土对低烟无卤阻燃聚烯烃材料性能影响的研究

采用密炼机熔融混炼,制备ATH/POE/EVA/PE/有机纳米蒙脱土低烟无卤复合材料,并对材料的机械、燃烧及加工性能进行研究。发现蒙脱土2#(国产)的最终残留量达到75%,远高于其他类的蒙脱土,蒙脱土2#(国产)的粉体电镜下基本呈现比较规则的球形,蒙脱土3#(国产)的形貌中能看到单个未进行活化改性的大的颗粒。采用蒙脱土3#(国产)作为协效阻燃剂的配方体系断裂伸长率测试偏低很多,这可能与蒙脱土3#的形貌中能看到单个未进行插层改性的大的颗粒有关;添加蒙脱土5#(进口)粉体的配方体系具有较好的拉伸强度与优良的断裂伸长率,这可能与它本身形貌的规整性及粒径均一有关。从垂直燃烧情况来看,蒙脱土2#(国产)体系成炭性能最差,应该是与蒙脱土改性过程中的层插剂质量浓度较少有关。通过加工性能评估可知,出胶量最大的是添加蒙脱土6#(进口)的体系;熔体强度最高的是添加蒙脱土4#(进口)的体系;熔体延展性最好的是添加蒙脱土2#(国产)配方体系。

聚乙烯醇/有机蒙脱土/硼酸气体阻隔复合膜的制备及性能

以有机蒙脱土(OMMT)为纳米填料、硼酸(BA)为化学交联剂协同改性可生物降解材料聚乙烯醇(PVA),通过溶液插层-流延成膜法制备了PVA/OMMT/BA复合膜。采用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合膜的结构、形貌进行了表征,探究了OMMT添加量对BA交联协同作用下复合膜的热稳定性、力学性能和气体阻隔性能的影响。结果表明,与纯PVA膜相比,添加4%OMMT的复合膜综合性能最优,最大热分解温度从258.4℃升高到361.6℃,拉伸强度从57.40 MPa提高到108.15 MPa,断裂伸长率从130.84%降低至77.60%,氧气透过率为21.0 cm^(3)/(m^(2)·d·0.1 MPa),较纯PVA膜降低了80.2%。

有机蒙脱土插层脲醛(OMMT／UF)树脂的制备与性能研究

实验采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和十二炕基三甲基溴化铵（DTAB）为改性剂，对蒙脱土（MMT）进行了有机化处理，得到了有机蒙脱土（OMMT），并采用聚合反应过程中的插层复合法制备了有机蒙脱土插层脲醛树脂（OMMT／UF）胶粘剂。通过XRD和SEM对OMMT的结构变化进行表征，结果表明：有机改性剂已进入0MMT的层间，0MMT具有较MMT优良的层间结构。考察了0MMT的投加量对0MMT／UF胶粘剂的各项性能的影响，结果表明0MMT加入量越大，越有利于增强除固化时间以外的各项性能，与UF胶粘剂相比，当OMMT质量分数为3％～5％时，得到的OMMT／UF胶粘剂的表观粘度提高了2倍，耐水时间增加了100rain左右，甲醛释放量降至了5．6mg／L以下，但是固化时间则增加了近1倍。将OMMT／UF胶粘剂用于胶合板的压制，发现OMMT／UF胶粘剂能够改善板材的强度，同时减少板材甲醛的释放。

纳米有机蒙脱土和纳米ZnO对沥青性能的影响研究

纳米有机蒙脱土和纳米ZnO与沥青具有较好的黏附性,因此被广泛地用作沥青改性剂。为对比研究纳米有机蒙脱土和纳米ZnO对70#沥青性能的影响,开展针入度、软化点、布式旋转黏度及流变性能试验,得出如下结论:纳米蒙脱土和纳米ZnO的掺加,提升了70#沥青的布式旋转黏度,不利于70#沥青的施工性能;纳米蒙脱土和纳米ZnO均能改善70#沥青的高温性能、疲劳性能和低温性能,并且随着2种改性剂的掺量增加,改善程度越明显;8%~12%掺量(占70#沥青质量的百分比)的纳米蒙脱土改性沥青与1%~3%掺量的纳米ZnO改性沥青性能相当;评价指标方面,软化点评价指标与车辙因子评价指标在评价纳米有机蒙脱土和纳米ZnO改性沥青的高温性能具有一致性。研究结果表明:较低掺量(1%~3%)的纳米ZnO与较高掺量(8%~12%)的纳米蒙脱土改性的70#沥青具有相似的性能水平。

溴化丁基橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究

用机械共混法制备了剥离型溴化丁基橡胶/有机蒙脱土(BIIR/OMMT)纳米复合材料。OMMT可使溴化丁基橡胶的正硫化时间缩短,却不影响焦烧安全性,达到了节能降耗的目的。OMMT的加入还可使耐溶剂性能和耐热性能显著提高,其含量仅为3.0 phr时,拉伸强度和撕裂强度分别提高了90.8%和81.4%。

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．

有机蒙脱土的制备与表征

用长链季铵盐对蒙脱土进行交换反应，季铵盐嵌入到蒙脱土的层间。研究了季铵盐的种类、反应时间、反应配比及反应温度对交换反应的影响。用ＩＲ、ＸＲＤ和ＴＧ等测试手段对改性蒙脱土进行表征与测试。用旋转粘度计对改性蒙脱土在二甲苯溶剂中的流变行为进行了研究。

有机蒙脱土的制备及其结构表征

为增加蒙脱土与有机相的相容性 ,制备有机蒙脱土 ,并观察蒙脱土的层状结构在有机化前后的变化 .以钠基蒙脱土为原料 ,用季铵盐、有机胺和复合试剂作为有机插层剂与蒙脱土层间的 Na+交换 ,制备出一系列有机蒙脱土 ,并对其结构进行表征 .FTIR证明有机插层剂已进入蒙脱土的层间 . XRD结果表明蒙脱土的层间距由 1.2 nm增加到 1.7～ 4 .2 nm.TEM观察也表明蒙脱土的层间距增大 ,粒层厚度约为 5 0 nm左右 .研究结果表明选择高交换容量的钠基蒙脱土和合适的插层剂 。

pH值对有机蒙脱土吸附苯酚的影响

利用十六烷基三甲基溴化铵 (HDTMA)改性的蒙脱土来处理含酚废水 ,了解pH值对有机蒙脱土吸附苯酚的影响 .结果表明 :不论是酸性还是碱性含酚水溶液 ,加入有机蒙脱土后其pH值都趋向中性 ,因此 ,有机蒙脱土对酸碱具有良好的缓冲能力 .在相同pH条件下 ,吸附在有机蒙脱土上苯酚的数量随着其改性量的提高而增加 .在碱性条件下 ,被有机蒙脱土吸附的苯酚可以发生解吸 ,pH值愈高 ,有机蒙脱土吸附的苯酚数量愈少 ,因此 ,吸附在有机蒙脱土上的苯酚在碱性条件下是不稳定的 .通过碱再生有机蒙脱土又能吸附水溶液中的苯酚 ,但是其吸附苯酚的能力有所下降 .