凹凸棒石與埃洛石表面功能化及其復(fù)合材料性能研究.pdf

1、凹凸棒石是一種具有纖維狀或棒狀結(jié)構(gòu)的富鎂含水硅酸鹽粘土礦物，埃洛石是一種具有中空管狀結(jié)構(gòu)的富鋁含水硅酸鹽粘土礦物，兩者同屬天然一維納米材料。由于它們儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和物化特性，因此常作為理想的催化劑載體、模板劑、吸附劑和補(bǔ)強(qiáng)劑等而被廣泛地研究。本論文首先根據(jù)凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)特性對(duì)其進(jìn)行表面功能化改性，制備凹凸棒石基復(fù)合材料，并對(duì)其潛在的應(yīng)用性能進(jìn)行評(píng)價(jià);然后以埃洛石為研究對(duì)象，制備了導(dǎo)電聚合物復(fù)合納米管以及方鈉石空心納

2、米球，并分別研究了其性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論概括如下:
　　1.利用凹凸棒石的多孔性和一維晶體結(jié)構(gòu)特性，以有效改善脲醛樹(shù)脂的整體應(yīng)用性能。研究了凹凸棒石經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑γ-脲丙基三乙氧基硅烷表面改性前后對(duì)脲醛樹(shù)脂復(fù)合材料中游離甲醛含量和剪切強(qiáng)度等性能的影響，確定了改性凹凸棒石的合適用量。結(jié)果表明，硅烷偶聯(lián)劑以化學(xué)鍵的形式結(jié)合于凹凸棒石表面。改性凹凸棒石合適的用量為純甲醛和尿素總質(zhì)量的9％，在此條件下所制備的凹凸棒石/脲醛樹(shù)脂復(fù)合材料的

3、游離甲醛含量降至1％以下，與純脲醛樹(shù)脂相比，改性凹凸棒石/脲醛樹(shù)脂復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度提高了一倍，其耐熱性和交聯(lián)度也有所提高。
　　2.以改性凹凸棒石為核，通過(guò)原位化學(xué)氧化聚合法制備了核-殼結(jié)構(gòu)的凹凸棒石/聚噻吩復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行碘摻雜制備多孔凹凸棒石/聚噻吩導(dǎo)電復(fù)合材料。結(jié)果表明，碘離子(I3-或I5-)摻雜到了聚噻吩分子鏈中，并且極大地提高了凹凸棒石/聚噻吩復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，體積電阻率由4.89×106Ω·cm變?yōu)?.44×

4、102Ω·cm。碘摻雜后凹凸棒石/聚噻吩復(fù)合材料中的凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而形成多孔凹凸棒石/聚噻吩復(fù)合材料，其BET比表面積，BJH平均孔徑和BJH累積孔容變大。
　　3.考察了酸化條件下凹凸棒石表面羥基的數(shù)量變化及其氨基改性凹凸棒石對(duì)凹凸棒石/聚吡咯復(fù)合材料形貌與性能之間的變化關(guān)系。結(jié)果表明，凹凸棒石表面活性基團(tuán)濃度對(duì)凹凸棒石/聚吡咯復(fù)合材料的形貌有重要影響。改性未酸化凹凸棒石易形成棒-球狀凹凸棒石/聚吡咯復(fù)合材料，而改

5、性酸化凹凸棒石則易形成核殼結(jié)構(gòu)的棒-膜狀的凹凸棒石/聚吡咯復(fù)合材料。與凹凸棒石/聚苯胺和凹凸棒石/聚噻吩導(dǎo)電復(fù)合材料相比，棒-膜狀凹凸棒石/聚吡咯復(fù)合材料導(dǎo)電性能更優(yōu)異，并且能在丙烯酸涂層中形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與近球狀聚吡咯相比，在用量相對(duì)較少的條件下能夠達(dá)到相同的表面電阻率，同時(shí)能提高涂層的力學(xué)性能。
　　4.以埃洛石為模板，通過(guò)層層自組裝方法制備了埃洛石-聚苯胺-聚吡咯復(fù)合材料;最后在去除埃洛石硬模板的同時(shí)對(duì)埃洛石-聚苯胺-聚吡

6、咯復(fù)合材料進(jìn)行了二次摻雜，制備了聚苯胺-聚吡咯二元復(fù)合納米管。結(jié)果表明，聚苯胺-聚吡咯二元復(fù)合納米管比埃洛石-聚苯胺-聚吡咯復(fù)合納米材料具有較低的電化學(xué)阻抗和優(yōu)良的電化學(xué)電容行為。
　　5.以埃洛石為硅鋁源，采用一步無(wú)模板法水熱合成了介孔方鈉石納米空心球，并進(jìn)一步研究了產(chǎn)物晶相轉(zhuǎn)變過(guò)程及方鈉石納米空心球藥物緩釋行為。結(jié)果表明，制備得到介孔方鈉石納米空心球內(nèi)孔直徑約18nm。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，水熱產(chǎn)物由納米方鈉石向微米級(jí)霞石轉(zhuǎn)變。