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。

酚醛树脂/蒙脱土浸渍改性杉木工艺及密实化研究

以酚醛树脂和蒙脱土混合后溶液为改性剂,正负压仿呼吸环境下浸渍改性杉木板材,探讨了负压压力、负压时间、正压压力、正压时间对杉木板材增重率的影响;通过正交试验确定最佳处理工艺,在最优工艺浸渍杉木板材基础上进行压缩密实化处理,分析改性后杉木的密度、增重率、表面硬度、力学性能、尺寸稳定性和阻燃性,并通过扫描电镜和红外光谱对木材微观形貌、官能团进行表征。结果表明:当负压压力–0.095 MPa、负压时间20 min、正压压力1.5 MPa和正压时间1.5 h,改性杉木的增重率最大。在此浸渍工艺处理下,压缩密实化处理后的杉木密度由0.328 g/cm3提升至0.784 g/cm^(3),静曲强度、弹性模量和表面硬度分别提升了34.7%、38.4%和85.6%;尺寸稳定性结果表明改性杉木的吸水率和体积膨胀率明显降低。扫描电镜表明改性剂主要通过管胞、射线细胞和纹孔渗透,且木材内部孔隙被很好地填充。红外分析表明木材内部游离羟基减少,缔合羟基和醚键数目增多,木材内部引入Si-O-C键,耐火试验结果表明改性材具有良好的阻燃效果。

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。

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。

蒙脱土吸附去除盐酸四环素(TCH)实验研究

盐酸四环素(TCH)被广泛应用于医疗、畜牧养殖和农业等行业中,但由于在使用过程中不能被人和动物完全吸收,而是随粪便与尿液排泄进入环境水体,而TCH会破坏生态环境、危害人体健康、催生耐药毒菌,对环境和人体健康造成威胁,因此找到一种经济高效的去除方法对于水质安全非常重要。目前,水中TCH的去除方法主要包括化学法、生物法和物理法,相对于化学与生物处理法,物理法中的吸附法去除污染水体中的TCH具有成本低、环境友好、高效稳定、操作简单的特点,其中在吸附材料的选择上,炭基材料和矿物材料往往呈现粉末状,不易回收,对环境有二次污染的隐患,与之相比,凝胶材料适宜于对有机污染物的去除,因此,寻求一种价格低廉,吸附效果好的吸附剂是目前吸附法的研究热点。蒙脱土(MMT)作为一种土状矿物,表面带有大量永久性负电荷,晶体结构稳定,机械强度高,由于其价格低廉,易于获得,吸附性能优越的特点,在污水处理中,常用于吸附去除重金属离子、染料、酚类化合物,多环芳烃等,去除效果较好,但目前还没单独使用MMT进行TCH吸附方面的研究,鉴于此背景,旨在研究MMT吸附TCH的吸附性能和效果。通过研究,发现Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型对MMT吸附TCH具有较好的拟合效果,表明其吸附为多层吸附,且在60 min内即可达到总吸附量的87%,Langmuir饱和吸附量可达到118.6 mg/g。Gibbs自由能ΔG0皆为负值,表明MMT对TCH的吸附是自发过程,容易进行。计算所得焓变和熵变均大于零,说明吸附进程为吸热过程,吸附随机发生在固液表面,提高温度对吸附有促进作用,与温度影响实验所得结论一致,再次说明吸附过程为吸热反应,提高温度有利于吸附进行。溶液pH对吸附性能影响显著,pH从3增加到10,吸附量先增大后减小,最佳pH值为6~8。这是由于在强酸性条件下,H+与TCH形成竞争吸附,所以MMT对TCH的吸附量较低。当pH值提高,H+浓度降低,与TCH的竞争吸附减弱,因此MMT对TCH的静电吸附量提高。但随着pH值继续升高,TCH逐渐变为H2TC-及HTC2-形态,与带负电荷的MMT之间产生静电斥力,造成吸附量降低。根据上述实验结果和表征分析,分析机理可得,MMT对TCH的吸附过程包括同时包括物理吸附与化学作用,其中化学作用在其中占主导。MMT中的Al-O-H基团能与TCH分子上的三羰基酰胺基团以及羟基基团形成氢键作用,且在pH<5时存在一定的静电引力。综上所述,由于MMT成本低廉,对TCH的吸附速率快,吸附量大,在吸附TCH性能上有其独特优势,因此在实际含TCH废水处理中具有较好的应用前景。

蒙脱土改性酚醛树脂微球制备及其协效阻燃聚丙烯

为了提升聚丙烯(PP)的阻燃性,以苯酚、甲醛、蒙脱土(MMT)、4-羟基苯磺酸为主要原料,采用悬浮缩聚法制备MMT改性酚醛树脂微球(MPF)。通过傅里叶红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜、激光粒度仪等对MPF进行表征,研究MMT对酚醛树脂微球的微观形貌以及热稳定性的影响。测试结果表明,成功制备了MPF,其粒径均匀分布在1~20μm,相比于酚醛树脂微球,拥有良好的热稳定性,最大失重率温度为542℃,800℃下残炭率为59.3%。将MPF引入PP,采用熔融共混法制备了PP/膨胀阻燃剂/MPF复合材料,利用垂直燃烧(UL94)、极限氧指数(LOI)、力学性能测试探究MPF的用量对复合材料性能的影响。研究发现,MPF由于良好的成炭性和基体相容性,使PP复合材料的阻燃性能和力学性能同时提高。当MPF添加量为2%时,复合材料的LOI值为29.3%,并且通过UL94 V-0测试,拉伸强度为23.6 MPa,断裂伸长率为25.2%。MPF燃烧时生成碳微球,调控了膨胀炭层,形成了连续且致密的炭层,可隔绝氧气与热量,从而提升了复合材料的阻燃性。

PDADMAC改性蒙脱土制备硝酸根吸附剂

硝酸根因其电负性强、水溶性大,难以形成沉淀,因而难以被快速吸附去除,通过化学改性增加吸附剂表面正电性可增强硝酸根吸附。用聚二甲基二烯丙基氯化铵(poly dimethyl diallyl ammonium chloride, PDADMAC)对蒙脱土进行改性,成功将PDADMAC负载在蒙脱土表面;通过对改性前后蒙脱土(Mt)进行表征,对比分析吸附机制。结果表明:改性后蒙脱土(PDM-Mt)的季胺氮含量增加,表面电势大幅提高;PDM-Mt对NO-3-N的吸附量在pH=7时为3.07 mg/g,相比改性前提升了86%;吸附过程符合准二级动力学模型以及Langmuir吸附等温模型,即主要是单分子层化学吸附;PDM-Mt对NO-3-N吸附过程在4 h内达到平衡,在pH值为5~7时有明显吸附效果;重复5次吸附后吸附量下降了21%,具有较高的可循环利用性。由此可见,PDADMAC具有作为改性剂促进硝酸根吸附的潜力。

蒙脱土在光助非均相Fenton 反应中的应用研究进展

蒙脱土因具有良好的阳离子交换能力和吸附能力被广泛用作非均相Fenton催化剂的载体。介绍了蒙脱土负载铁氧化物、蒙脱土负载改性铁氧化物和蒙脱土负载半导体/铁氧化物三类催化剂在非均相光-Fenton反应处理水中污染物的应用,就三类催化剂对污染物的降解机理和蒙脱土的作用进行分析,并对蒙脱土基非均相Fenton催化剂未来的研究方向进行探讨。

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。

蒙脱土中镧、钇离子电迁移行为试验研究

为研究蒙脱土对轻稀土离子La^(3+)和重稀土离子Y^(3+)吸附的差异,及外加电场条件下两种离子在蒙脱土中的迁移规律,开展了不同条件下的等温吸附试验、稀土迁移和电渗试验等.研究结果表明,Langmuir等温吸附方程对La^(3+)和Y^(3+)在蒙脱土表面的吸附拟合度较高,与La^(3+)吸附相比,蒙脱土对Y^(3+)的饱和吸附量更高.而在电渗试验中,蒙脱土吸附的La^(3+)和Y^(3+)含量远小于等温吸附试验中所得到饱和吸附量,表明电渗过程中吸附和电迁移是一个相互耦合的过程,且电势梯度为1 V/cm时更利于稀土在蒙脱土中的迁移.此外,基于试验中La^(3+)和Y^(3+)迁移的距离、迁移的电荷占比和迁移所消耗的电能三个因素,分析离子了镧、钇的迁移效率,发现La^(3+)在蒙脱土中的迁移效率高于Y^(3+).试验结果可为稀土矿清洁开采相关研究提供参考.

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。

MIL-88B/蒙脱土改性棉纤维素复合气凝胶及其吸附-降解协同去除染料和抗生素

将MIL-88B修饰的蒙脱土(MIL-88B/MMT)引入棉纤维素气凝胶基体中,制备多功能棉纤维素复合气凝胶(MMCCA),通过吸附-降解协同作用,用其有效去除废水中的染料和抗生素。探讨不同pH值、离子强度、染料初始浓度和接触时间下MMCCA对染料和抗生素的吸附性能,分析有过氧化氢(H2O2)条件下,MMCCA对染料和抗生素的降解性能。结果表明:MMCCA对甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MEB)和盐酸四环素(TCH)的最大吸附量分别为138.03、655.66和503.55 mg/g;采用Langmuir吸附等温线模型、Freundlich吸附等温线模型和伪二级动力学模型能够较好地描述MMCCA的吸附过程;H2O2的加入使MMCCA对MO、MEB和TCH的去除率分别由64.97%、69.31%和25.31%显著提高到96.23%、98.61%和86.46%;该MMCCA具有良好的重复使用性。

P(AMPS-co-AM)/羧甲基壳聚糖/蒙脱土高吸水树脂的合成

采用水溶液聚合法合成了P(AMPS-co-AM)/羧甲基壳聚糖/蒙脱土高吸水树脂。通过傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜进行了表征。研究了引发剂、交联剂、羧甲基壳聚糖、有机化蒙脱土用量以及AMPS与AM的投料比对高吸水树脂吸水性能的影响。结果表明,最佳合成条件为m(AMPS):m(AM)=1:1.5,6%CMCTS,1.5%OMMT,0.8%KPS,0.15%MBA。树脂在最佳性能下吸水率达567倍,吸盐水率达104倍,25℃下12 h的保水率达68.1%。

硅烷偶联剂改性蒙脱土/SBS/HVA高黏改性沥青最佳掺量确定及其性能评价

通过(Box-Behnken)响应面法,以硅烷偶联剂改性过的蒙脱土、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)和高黏剂(HVA)各自的掺量作为影响因素,以沥青3大指标、170℃布氏黏度为评价标准建立模型,确定3种材料在沥青中的最佳掺量。结果表明,5%SBS、9%HVA和8%的改性蒙脱土复配高黏改性沥青性能最好,其针入度、延度、软化点、170℃布氏黏度分别为4.52 mm、42.9 cm、86.1℃、2.371 Pa·s;相比于基质沥青和TPS高黏改性沥青,改性蒙脱土的加入大幅提高了沥青的高温性能与抗车辙能力,沥青黏度有着显著提升;振动峰的消失表明硅烷偶联剂对蒙脱土改性有化学反应。

改性蒙脱土/硼酸锌/硅橡胶泡沫复合材料的阻燃性能及热降解动力学

为提高硅橡胶泡沫(SRF)阻燃性能,将有机改性后的蒙脱土(MMT)和硼酸锌(ZB)作为阻燃剂添加到硅橡胶泡沫中,采用室温硫化法制备了有机改性蒙脱土(OMMT)/硼酸锌(ZB)/硅橡胶泡沫(SRF)复合材料,通过极限氧指数(LOI)、水平-垂直燃烧试验(UL-94)、烟密度测试研究了SRF复合材料的阻燃性能,通过热重-红外联用分析其热稳定性以及热解气体成分,并采用非等温法开展了复合材料热降解热动力学分析。结果表明:添加2wt%的OMMT和1wt%的ZB时复合材料的LOI最高达到29.5%,比纯SRF提高了11.3%;最大烟密度(MSD)和烟密度等级(SDR)较纯SRF分别降低了32.9%、34.1%,延缓了SRF复合材料的热分解进程,残炭量提高;2wt%OMMT/1wt%ZB/SRF复合材料的活化能在热解后期明显提高,说明OMMT和ZB复配可以有效协同提高SRF复合材料的阻燃抑烟性能,阻燃作用主要体现在热解第2阶段。

氧化石墨烯/蒙脱土协同增强纤维素纳米纤维气凝胶的制备与表征

纳米纤维素基气凝胶因其材料天然可再生的特点受到广泛的关注,但其易燃、机械性能差的缺点使其实际应用受到限制。本文以纳米纤维素为基底,氧化石墨烯(GO)与钠基蒙脱土(Na-MMT)为填料,通过定向冷冻干燥制备了CNF/GO/MMT复合气凝胶。定向冷冻的方法使得复合气凝胶保持了较低的热导率(37.43 mW mK−1),同时与纯CNF气凝胶相比,复合气凝胶的抗压强度提高了6倍(达到669 KPa),阻燃性能也得到了显著的提升。这些测试结果表明通过GO/MMT的加入,成功地提高了复合气凝胶的综合性能,为建筑隔热材料提供了新的选择。

一种蒙脱土负载甲烷磺酸催化合成月桂酸异辛酯的研究

采用月桂酸和异辛醇为原料合成月桂酸异辛酯,通过筛选确定蒙脱土负载的甲烷磺酸为催化剂,实验结果表明该催化剂具有良好的催化活性。通过单因素优化确定最佳工艺条件,催化剂用量0.5%,反应温度150℃,摩尔比为1.3∶1,反应时间为8 h。将粗产品进行脱醇脱酸得到目标产品。月桂酸酯化率可达99.5%,催化剂可重复利用多次,使用4次后,酯化率仍可达到94%。

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。

可见光下蒙脱土负载花状In_(2)S_(3)复合材料光催化降解有机染料

以蒙脱土(MMT)、三氯化铟(InCl_(3))、硫代乙酰胺为原料,一步溶剂热法制备了蒙脱土/In_(2)S_(3)复合材料(MMT/In_(2)S_(3)).紫外-可见漫反射光谱显示该复合材料对光的吸收边缘比MMT宽,从352 nm红移至600 nm.同时,70%MMT/In_(2)S_(3)光致发光光谱的强度最低.研究了模拟可见光照射下MMT/In_(2)S_(3)复合材料对甲基橙的光降解行为,考察了不同MMT负载量、复合材料用量、MO初始浓度、常见阴阳离子对复合材料光降解MO的影响.光降解实验结果表明,20 mg 70%MMT/In_(2)S_(3)对30 mL、20 mg·L^(-1)MO的去除率为93.7%,光催化过程的反应速率常数为0.046 min^(-1).溶液中常见Na^(+),K^(+),Mg^(2+),Ca^(2+)有利于70%MMT/In_(2)S_(3)降解MO;除H_(2)PO_(4)^(2-),其他阴离子对MO降解的影响不大.此外,该复合材料对罗丹明B、孔雀石绿、结晶紫、亚甲基蓝等染料也有较好的去除效果,证实粘土的吸附与In_(2)S_(3)光催化降解的协同作用,可有效地去除废水中的有机染料.

改性蒙脱土基催化剂研究进展

蒙脱土是一种硅铝酸盐矿物,作为潜在的优秀催化材料受到研究人员的广泛关注。不同改性方法可为蒙脱土带来不同的优良特性,进而赋予其特定的催化功能。较为常见的改性方法包括离子交换改性、酸改性、柱撑改性和构建多孔异质结构。各类改性蒙脱土不仅可以作为催化剂,也可以作为负载其他活性催化组分的载体。从不同改性方法的角度出发,介绍了改性蒙脱土基催化剂的特点,总结了其研究现状,并对其未来的优化方向进行了展望。