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文檔簡介
1、本課題研究了聚乙烯醇/蒙脫土(PVA/MMT)納米復(fù)合材料體系的制備、結(jié)構(gòu)、性能和化學(xué)改性,主要內(nèi)容分為三個部分: 首先,從某地鈉質(zhì)蒙脫土礦物加工出發(fā),研究了不同加工條件對蒙脫土結(jié)構(gòu)與性能的影響,經(jīng)提純得到高純度蒙脫土。實驗結(jié)果表明,在球磨粉碎過程中蒙脫土礦物的平均粒徑、離子交換容量、亨特白度、吸藍(lán)量、膠質(zhì)價、膨脹倍以及流變性等都與球磨時間存在密切聯(lián)系,并隨著粉碎時間呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。XRD和FT-IR分析表明,蒙脫土發(fā)生的這
2、些變化是由它在粉碎過程中受到機(jī)械力化學(xué)作用而產(chǎn)生的晶格結(jié)構(gòu)畸變和無定形化引起的。蒙脫土礦物的不同粉碎時間還影響了從蒙脫土中提純蒙脫石的收率。 其次,采用溶液插層-流延成膜法,由鈉質(zhì)蒙脫土懸浮液和PVA溶液直接制備得到了PVA/MMT納米復(fù)合材料,并對該復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。XRD測試結(jié)果表明,復(fù)合材料中的蒙脫石的層間距顯著增大,表明PVA分子進(jìn)入了蒙脫石的片層之間;TEM照片清晰顯示了蒙脫石片層在PVA基體中均勻分散的納米結(jié)構(gòu)
3、;SEM測試中觀察到了復(fù)合材料斷裂時裂紋的納米結(jié)構(gòu)形貌。TGA分析表明復(fù)合材料的熱性能比純PVA有較大提高。通過正交試驗法,研究了PVA/MMT納米復(fù)合材料制備過程中懸浮液pH值、投料方式和分散方式對材料結(jié)構(gòu)的影響,確定了最佳的制備條件。力學(xué)性能測試表明,PVA/MMT納米復(fù)合材料的楊氏模量提高顯著,蒙脫土含量為10%時復(fù)合材料的楊氏模量是純PVA的3.03倍;拉伸強(qiáng)度和直角撕裂強(qiáng)度隨著蒙脫土含量先增大后減小,對蒙脫土含量變化敏感,二者
4、最多分別提高了21.5%和20.0%;復(fù)合材料的斷裂伸長率則呈現(xiàn)下降趨勢,蒙脫土含量10%時僅為純PVA的53.5%;不同增塑劑和增塑劑含量對拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和直角撕裂強(qiáng)度有一定影響;耐水性測試表明,納米復(fù)合材料的吸水率和吸水速度與蒙脫土含量比純PVA有顯著下降;透濕性測試表明,納米復(fù)合材料薄膜的透濕率下降到了純PVA薄膜的57.26%;透光率測試結(jié)果顯示蒙脫土的含量不高于7.5%時納米復(fù)合材料薄膜仍保持85%左右的可見光透光率,含
5、量10%時下降到75%左右,同時復(fù)合材料對波長小于400nm的光透過率降低顯著,對紫外光具有一定屏蔽作用。 最后,采用硼砂和戊二醛對PVA/MMT納米復(fù)合材料進(jìn)行了交聯(lián)改性研究,測試了改性效果。結(jié)果表明,隨著交聯(lián)劑用量增加,復(fù)合材料的耐水性得到提高,但同時力學(xué)性能受至一定影響,韌性變差。從總體上看,戊二醛的交聯(lián)效果好于硼砂的交聯(lián)效果。戊二醛交聯(lián)改性的PVA/MMT納米復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、耐水性和阻隔性,同時保持了較高的透
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