核-殼結(jié)構(gòu)的凹凸棒土-聚合物納米復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、論文詳細(xì)敘述了一維納米材料凹凸棒土(ATP)的發(fā)現(xiàn)、分布、產(chǎn)量以及在聚合物中作為填充材料的應(yīng)用，作為一種天然的納米材料，ATP具有強(qiáng)大的吸附能力、良好的耐酸堿性、流變性、填充性，并且具有較好的離子交換、熱穩(wěn)定、抗鹽、抗凝膠、造漿和高溫相變等功能，目前，在我國ATP的應(yīng)用還處在較低的水平。論文從ATP作為一種理想的聚合物填料角度出發(fā)，主要研究了它的表面改性(有機(jī)化)及聚合物包裹，對(duì)其形態(tài)及分散性作了表征。為凹凸棒土/聚合物復(fù)合材料的開發(fā)應(yīng)

2、用提供了有益的數(shù)據(jù)。取得了如下的成果： 一：ATP的提純的與有機(jī)化改性： 論文以我省的ATP為原料，利用水化法將其提純。該方法的特點(diǎn)是：簡便、高效、純度好。 將提純的ATP分散在水中，加入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為改性劑，經(jīng)超聲波處理，即可完成其表面有機(jī)化改性。改性原理可以認(rèn)為是陽離子季胺鹽與ATP表面的粒子交換，也是不同電荷(ATP表面帶負(fù)電荷)的靜電吸附作用。論文探索了不同洗滌條件對(duì)org-ATP親

3、水性和親油性的影響，并從表層結(jié)構(gòu)給予了解釋。 二：核.殼結(jié)構(gòu)的ATP@Polymer復(fù)合物顆粒的制備和表征： 1.1凹凸棒土/聚苯乙烯納米復(fù)合材料的制備： Org-ATP用乙醇洗滌三遍，水洗一遍，可以得到外層的CTAB有機(jī)鏈分子除盡的單層結(jié)構(gòu)的有機(jī)化凹凸棒土，干燥。將干燥的有機(jī)化ATP分散在苯乙烯(St)單體中，可以得到穩(wěn)定性良好的懸浮液，在家用微波爐中加熱引發(fā)本體聚合，制備得到了不同凹凸棒土含量的ATP/PS納

4、米復(fù)合材料。采用透射電鏡表征，發(fā)現(xiàn)在PS中ATP呈現(xiàn)單根分散：熱失重表征則顯示ATP的加入使聚合物的熱性能得到了明顯的改善。 1.2.ATP@PS核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合物顆粒的制備在ATP有機(jī)化處理的改性液中直接進(jìn)行的乳液聚合反應(yīng)，采用的單體是苯乙烯，苯乙烯單體在超聲波的振蕩作用下擴(kuò)散進(jìn)入ATP棒晶表面的雙層有機(jī)鏈結(jié)構(gòu)中。當(dāng)反應(yīng)在超聲波中加熱時(shí)，所形成的單體包裹棒晶的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，聚合完成時(shí)，就可以得到核-殼結(jié)構(gòu)的ATP@PS顆粒。經(jīng)T

5、EM分析，短的棒晶包裹比較好，得到的復(fù)合物顆粒形狀類似棗子或者說類似橄欖；長的棒晶在其表面形成粗大的棒狀包裹。當(dāng)反應(yīng)在電磁攪拌情況下進(jìn)行時(shí)，單體包裹棒晶的結(jié)構(gòu)則被破壞，聚合后，就會(huì)得到珠串結(jié)構(gòu)的ATP@PS復(fù)合物顆粒，可以發(fā)現(xiàn)在棒晶的表面粘滿了聚苯乙烯小球，小球?qū)Π艟纬砂?。加入的苯乙烯越多，包裹在棒晶外面的小球越多?2.ATP@PMMA核.殼結(jié)構(gòu)復(fù)合物顆粒的制備和表征： 將雙層org-ATP分散在水中，可以得到穩(wěn)定性良好的

6、懸浮液，向體系中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體，在超聲波振蕩作用下，單體擴(kuò)散到棒晶表面的有機(jī)層中，對(duì)棒晶形成包裹，在超聲波中加熱聚合，可以得到核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合物顆粒。當(dāng)體系中單體加入量比較少時(shí)，得到類似于變粗的棒晶核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合物顆粒。當(dāng)單體加入量逐漸增多時(shí)，在體系中既存在PMMA對(duì)ATP的整體包裹，也存在PMMA自聚顆粒和未包裹的ATP棒晶共存的現(xiàn)象。 3.ATP@DP雙層聚合物結(jié)構(gòu)的復(fù)合物顆粒的制備和表征： 論文

7、將多次離心分離得到粒徑較小org-ATP，分散在水中，加入MMA，在超聲波作用下，單體擴(kuò)散進(jìn)入棒晶表面有機(jī)層中，加入引發(fā)劑，在超聲波中加熱聚合1小時(shí)，得到ATP@PMMA復(fù)合物顆粒，此時(shí)的體系依舊有好的穩(wěn)定性，再向其中加入第二單體St，超聲振蕩24小時(shí)，使St充分的擴(kuò)散進(jìn)入PMMA層中，再次引發(fā)聚合反應(yīng)，可以得到外層為PS內(nèi)層為PMMA的雙層聚合物包裹的ATP@DP復(fù)合物顆粒。并對(duì)分散性和形態(tài)作了表征。 4.核-殼結(jié)構(gòu)的ATP@

8、PANI導(dǎo)電聚合物顆粒的制備和表征： 在ATP棒晶表面存在有負(fù)電中心，使得ATP對(duì)具有陽離子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)有好的吸附性。苯胺(aniline)與鹽酸通過氧化偶聯(lián)聚合可以制備得到鹽酸摻雜的聚苯胺(polyaniline，簡寫為PANI)，有好的導(dǎo)電性。苯胺可以與鹽酸反應(yīng)得到具有季胺鹽陽離子結(jié)構(gòu)的苯胺鹽酸鹽，此季胺鹽可以吸附在棒晶的表面，它既是ATP的表面改性劑又是合成PANI的反應(yīng)物。當(dāng)加入氧化劑進(jìn)行氧化偶聯(lián)反應(yīng)，可以得到核-殼結(jié)構(gòu)的