有機(jī)化層狀化合物-EPDM納米復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、蒙脫土(MMT)和層狀雙氫氧化物(LDH)作為層狀無機(jī)化合物，應(yīng)用于聚合物制備納米復(fù)合材料，具有氣體阻隔性、熱穩(wěn)定性以及補(bǔ)強(qiáng)聚合物等優(yōu)良性能。因此，為了層狀無機(jī)化合物與聚合物的有效復(fù)合，開展MMT、LDH的有機(jī)改性研究，從而設(shè)計(jì)出性能更加優(yōu)異的有機(jī)層狀化合物/聚合物納米復(fù)合材料，具有重要的實(shí)際意義。
　　本論文選用三元乙丙橡膠(EPDM)聚合物與MMT、LDH進(jìn)行復(fù)合。首先，利用含乙烯基官能團(tuán)的有機(jī)插層劑改性MMT、LDH層狀化合

2、物，這將有利于有機(jī)層狀化合物參與EPDM的硫化交聯(lián)反應(yīng)，從而提高納米復(fù)合材料的的界面相互作用力，并與常規(guī)改性劑進(jìn)行比較;然后，采用機(jī)械共混法，制備有機(jī)層狀化合物/EPDM納米復(fù)合材料，特別采用橡膠加工分析儀(RPA)對(duì)復(fù)合加工過程進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)使用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、橡膠加工分析儀(RPA)、傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、綜合熱分析儀(TG)等對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試納米復(fù)合材料力學(xué)性能

3、;利用自制的透氣儀測(cè)試納米復(fù)合材料阻隔性能。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)利用十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、10-十一烯酸、油酸作為有機(jī)插層劑對(duì)MMT、LDH進(jìn)行有機(jī)化改性。結(jié)果表明，VMMT（含乙烯基官能團(tuán)）的d001值由1.52nm增大至2.75nm，OMMT（十六烷基三甲基溴化銨改性）的d001由1.52nm增大至2.33nm;LDH-DS（十二烷基硫酸鈉改性）的d003由0.77nm增大至2.94nm，LDH-UA

4、(10-十一烯酸改性)的d003由0.77nm增大至1.88nm，LDH-OA(油酸改性)的d003由0.77nm增大至2.84nm。結(jié)果表明，通過有機(jī)插層劑改性后，MMT、LDH層狀化合物層間距都顯著增大。
　　(2)實(shí)驗(yàn)對(duì)有機(jī)層狀化合物/EPDM納米復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能和氣體阻隔性能測(cè)試，結(jié)果表明:當(dāng)添加相同份數(shù)有機(jī)蒙脫土?xí)r，VMMT/EPDM的力學(xué)性能和氣體阻隔性能優(yōu)于OMMT/EPDM;當(dāng)添加相同份數(shù)有機(jī)層狀雙氫氧化物時(shí)，

5、LDH-UA/EPDM的力學(xué)性能和氣體阻隔性能優(yōu)于LDH-OA/EPDM，LDH-OA/EPDM的力學(xué)性能和氣體阻隔性能優(yōu)于LDH-DS/EPDM。當(dāng)有機(jī)層狀化合物添加量為5份時(shí)，OMMT/EPDM的拉伸強(qiáng)度提高了60％、100％伸長(zhǎng)模量提高了68％，He透氣率降低了12％，N2透氣率降低了29％;LDH-DS/EPDM的拉伸強(qiáng)度提高了27％、100％伸長(zhǎng)模量提高了52％、He透氣率降低了5.4％、N2透氣率降低了17％。當(dāng)有機(jī)層狀化合

6、物添加量為7份時(shí)，VMMT/EPDM的拉伸強(qiáng)度提高了99％、100％伸長(zhǎng)模量提高了157％、He透氣率降低了25％、N2透氣率降低了52％;LDH-UA/EPDM的拉伸強(qiáng)度提高了58％、100％伸長(zhǎng)模量提高了107％、He透氣率降低了18％、N2透氣率降低了39％;LDH-OA/EPDM的拉伸強(qiáng)度提高了50％、100％伸長(zhǎng)模量提高了86％、He透氣率降低了10％、N2透氣率降低了32％。結(jié)果表明，通過含乙烯基官能團(tuán)的有機(jī)插層劑改性后，層