树枝状大分子PAMAM合成及对蒙脱土插层改性和应用研究

有机阳离子改性蒙脱土已广泛应用于聚合物改性制备高性能聚合物。本文合成了不同代数G0(零代)、G2(二代)的树枝状大分子聚酰胺-胺(PAMAM),同时对G0、G2代PAMAM进行了季铵化改性,得到了PAMAM季铵盐,进一步用PAMAM季铵盐插层改性钠基蒙脱土(Na+-MMT)得到了PAMAM季铵盐改性蒙脱土(PAMAM/MMT)。XRD分析表明,PAMAM季铵盐己与Na+-MMT中的Na+进行了离子交换,同时提出了G0、G2代PAMAM季铵盐对MMT的双分子和单分子插层模型。进一步研究了PAMAM/MMT对聚碳酸酯(PC)的流变性能的影响规律,结果表明PAMAM/MMT可明显降低聚碳酸酯熔融剪切粘度,有利于提高其加工性能。     

基于胶束插层方法制备高热稳定性和大层间距有机化蒙脱土

采用不同方法制备了多种有机化蒙脱土,并分别采用X射线衍射仪、红外光谱分析仪、热重分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、元素分析仪、扫描电子显微镜对产物进行了表征,并提出了有机物插层新方式——胶束插层.结果表明:适量钠基蒙脱土(Na-MMT)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和磷酸三苯酯(TPP)在丙酮/水的混合溶剂中进行溶液插层,得到的有机化蒙脱土具有更大的层间距,比单纯采用CTAB的插层效果显著.产物中含有约21.54%的CTAB和17.47±1.05%的TPP,插层机理为CTAB-TPP胶束插层.该有机化蒙脱土的初始热降解温度比单纯CTAB插层蒙脱土最多提高了17.4℃.采用该方法制备的改性蒙脱土既可以进一步提高蒙脱土的层间距,又可以封闭TPP于MMT的片层间,阻止TPP挥发;同时克服季铵盐改性蒙脱土的热稳定性低的问题,得到了层间距大、热稳定性高的有机化蒙脱土,为有机化蒙脱土在高熔点聚合物改性方面提供了条件.     

高抗冲聚苯乙烯/蒙脱土复合材料的阻燃性研究

用经十六烷基三甲基溴化铵有机化改性的蒙脱土 (OMMT)与高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)通过熔融插层法制备了HIPS OMMT复合材料 ,用X ray衍射技术对材料结构进行了表征 ,发现钠基蒙脱土 (Na+ MMT)和有机蒙脱土的层间距分别为 1 5 1nm和 2 18nm ,HIPS OMMT(5phr)复合材料中蒙脱土的层间距因聚合物大分子的插入扩大为 3 4 4nm ;而HIPS与Na+ MMT形成的复合材料的层间距与Na+ MMT的层间距相比却没有变化 ,表明未有机化处理土没有形成插层结构 .锥形量热仪的研究结果表明HIPS OMMT复合材料的热释放速率、质量损失速率以及生烟速率等燃烧特性参数均显著降低 ,具有较明显的阻燃性和抑烟性 ,而HIPS Na+ MMT非插层型复合材料只有在Na+ MMT很高填充量下 (>2 0phr)才有一定阻燃效果 .比较了铵盐对HIPS阻燃性的影响 ,结果表明铵盐自身的阻燃作用很小 ,主要是插层复合结构起阻燃作用 .     

几种聚醚胺改性蒙脱土对环氧树脂固化过程的影响

首先制备了五种聚醚胺改性蒙脱土(MMT), 并将这五种聚醚胺改性蒙脱土加入到双酚A 型环氧树脂E51 和聚醚胺D400体系中, 采用差示扫描量热法(DSC)考察了五种聚醚胺改性MMT对环氧树脂升温固化进程的影响. 随后, 优选一种EP/MMT 混合体系即EP/D400-T500-MMT 混合体系, 系统地研究了该体系与纯环氧树脂体系在130, 140, 150 及160 ℃等几个温度下的等温固化过程, 考察了等温固化时间对固化度和固化度变化速率的影响以及固化度与固化度变化速率之间的关系, 并利用Kamal 模型进行拟合计算了固化动力学参数. 研究结果表明, 与纯环氧树脂相比, 几种聚醚胺改性MMT 的固化放热峰均向高温迁移, 同时聚醚胺D400 协同插层MMT 降低了高分子量聚醚胺插层MMT 所导致的环氧树脂DSC 曲线的畸变情况; EP/D400-T500-MMT 混合体系和纯环氧体系的等温固化反应过程符合Kamal 模型;在相同的固化温度下, EP/D400-T5000-MMT 混合体系的反应速率常数k₁ 和k₂ 值以及反应级数m 均比纯EP 体系小, 而反应级数n 以及总反应级数m+n 值比纯EP 体系大, 表明两种聚醚胺协同插层的改性蒙脱土D400-T5000-MMT 的加入降低了环氧体系固化反应速率. 另外, EP/D400-T5000-MMT 混合体系的活化能E_a1 和E_a2 与纯EP 体系的相比也略有升高.     

双单体原位接枝插层法制备聚丙烯纳米复合材料的研究Ⅰ.制备、表征及力学性能的研究

用有机插层剂处理蒙脱土原土 ,制得有机蒙脱土 (O MMT) .采用双单体 (马来酸酐和苯乙烯 )原位接枝插层法 ,制备了聚丙烯 蒙脱土纳米复合材料母料 .将母料与聚丙烯基体在双螺杆上共混挤出 ,制得聚丙烯 蒙脱土纳米复合材料 (PP Montmorillonetenanocomposites,PMNC) .这是制备聚合物纳米复合材料的一种新方法 .通过X 射线衍射测试 (XRD)表明 ,有机蒙脱土片层 0 0 1面间距从原土的 1 4 9nm扩大到 2 96nm ,复合材料中蒙脱土片层 0 0 1面间距由有机蒙脱土的 2 96nm扩大到 4 0nm .力学性能测试表明 ,复合材料的力学性能明显优于PP基体 ,在提高材料拉伸强度的同时 ,缺口冲击强度也得到很大的提高 .用扫描电镜 (SEM)对材料的冲击断面形貌进行了研究 ,并从理论上分析了断裂机理 .随着蒙脱土含量的增加 ,冲击断裂形式逐渐从脆性断裂变成韧性断裂     

4,4'-二氨基二苯醚二苯酮固化环氧树脂/粘土纳米复合材料的研究

采用离子交换法, 用十六烷基三甲基溴化铵处理钙基蒙脱土(MMT), 使蒙脱土的层间距由1.49 nm扩大到2.21 nm, 制备了环氧树脂/ BADK/MMT纳米复合材料, 并用XRD等手段研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层及剥离行为. 研究结果表明, 蒙脱土含量及环氧树脂与有机土的混合温度和时间均对固化后复合材料的剥离产生影响, 只有在特定条件下才能得到剥离型纳米复合材料.     

聚碳酸1,2-丙二酯/蒙脱土复合材料的制备与性能

利用阳离子交换法,以十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)改性钠基蒙脱土制备了有机改性蒙脱土(OMMT),OMMT的层间距达到了2nm,比普通的钠基蒙脱土增加了0.74nm.采用熔融插层法制备了插层-絮凝型PPC/OMMT复合材料,当复合材料中OMMT含量为5wt%时,复合材料的杨氏模量较纯PPC树脂大幅度提高了61.8%,同时玻璃化温度(Tg)提高了2.4℃,热分解温度提高了32.3℃.因此,OMMT对大幅度提高PPC的杨氏模量具有很大的潜力.     

基于聚醚胺改性的WPU/MMT纳米复合乳液

采用聚醚胺(PEA)对蒙脱土(MMT)进行插层改性,通过离子交换制备了聚醚胺改性蒙脱土(PEA-MMT)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)表征PEA-MMT的化学结构和层间距。通过在水性聚氨酯(WPU)预聚体乳化过程中引入PEA-MMT的方法,制备WPU/PEA-MMT纳米复合乳液,探究了PEA-MMT的引入对WPU的微观形貌、力学性能、吸水性和透氧性的影响。结果表明:PEA-MMT在WPU膜中均匀分散,且呈插层结构;同时PEAMMT的引入有效提高了WPU的力学性能,降低了WPU的吸水率及透氧率。     

不同分子量壳聚糖对蒙脱土插层复合物的影响

于醋酸溶液中通过溶液插层技术将不同分子量的壳聚糖与钠基蒙脱土进行插层复合,制备了系列壳聚糖/蒙脱土插层复合物. 通过XRD、TEM、FTIR测试技术对插层复合物的结构进行了表征. 结果表明,仅通过醋酸溶液处理,残留的HAc就可使MMT层间距由原来的1.3 nm增加至1.55 nm,并使结构规整性提高;降低壳聚糖分子量有利于MMT层间距增大,并出现更多剥离形态的蒙脱土;当壳聚糖分子量为4.1×104时,最大层间距可达2.48 nm,但进一步降低壳聚糖分子量层间距反而略微减小;红外光谱分析表明,插层复合物中壳聚糖与蒙脱土间存在明显的静电作用. TGA分析结果表明,插层复合物中壳聚糖的含量随分子量的降低而增加,残留的醋酸使插层复合物中壳聚糖的热稳定性能下降.     

插层法悬浮聚合制PMMA/蒙脱土纳米复合材料

文献中蒙脱土的有机化处理一般采用一次插层法处理 ,本文采用了一种新的二次插层法 ,通过对一次插层法和二次插层法插层效果的比较 ,确定了二次插层法为一种理想的蒙脱土有机化方法 .经过MMA对蒙脱土插层的悬浮聚合 ,FT IR ,XRD和SEM等试验结果证明蒙脱土已经被有效地撑开 ,但发现蒙脱土的加入会降低聚合反应的转化率和聚合物的收率 ,悬浮聚合物颗粒的形态变得不规则 ,粒径也变大 .差热分析、溶解实验和应力 应变测试均表明蒙脱土的加入能提高PMMA的性能 ,蒙脱土的最佳用量在 3 %左右 .     

丙烯酸树脂／蒙脱土纳米复合材料的制备研究

采用离子交换法,用十六烷基三甲基溴化铵对钠基蒙脱土(Na-MMT)进行改性制备了有机蒙脱土(OMMT).用丙烯酸(AA)、硫酸化蓖麻油、乳化剂OP-10、过硫酸钾为原料进行水溶液聚合制得丙烯酸树脂.将丙烯酸树脂与改性蒙脱土通过聚合插层制备了丙烯酸树脂/ 蒙脱土纳米复合材料.通过傅立叶变换红外(FTIR)和X-射线衍射 (XRD)等手段对复合材料的结构进行了表征,结果表明:丙烯酸树脂插层进入有机蒙脱土内可形成插层型或剥离型的纳米复合材料.蒙脱土含量及蒙脱土与丙烯酸树脂的反应温度、反应时间均对复合材料的剥离行为产生影响,在蒙脱土含量为树脂固含量的7%、温度为70℃、反应4h的条件下可得到完全剥离的纳米复合材料.     

阳离子改性蒙脱土及对活性翠蓝K-GL染料的吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作为有机改性剂对钠基蒙脱土(MMT)进行改性得到阳离子化有机改性蒙脱土(CTMAB-MMT)。X-Ray衍射结果表明,随CTMAB用量的增加,MMT的层间距增加。以CTMABMMT为吸附剂,研究了其对活性翠蓝K-GL染料的吸附性能,结果表明,CTMAB-MMT对染料的吸附容量随CTMAB用量的增加或吸附温度的提高而增大;在弱酸性条件下CTMAB-MMT的吸附容量明显优于碱性条件;随着吸附时间的延长,CTMAB-MMT对染料的吸附容增加,一定时间后趋向于平衡。     

三聚苯撑乙烯/蒙脱土发光光谱的时间依赖性

用原位插层法制备了插层型的三聚苯撑乙烯/蒙脱土(TPV/MMT)纳米复合材料. 研究了新制备及在室温储存180天后的TPV/MMT纳米复合材料的荧光光谱及蒙脱土层间距的变化情况. 荧光光谱分析表明, 储存180天后, TPV/MMT纳米复合材料的最大发射峰由494 nm蓝移到438 nm, 半峰宽由77 nm增加到104 nm. X射线衍射结果表明, 与新制备的复合材料相比, 蒙脱土的层间距由1.52 nm减小到1.22 nm. 红外光谱分析表明, 室温储存180天后的三聚苯撑乙烯苯环的某些特征峰由1598 和1554 cm-1分别红移到1506和1462 cm-1. 依据相关实验和理论数据探讨了储存180 天前后TPV在蒙脱土中聚集态结构的变化方式.     

季铵盐插层蒙脱土及其去除海洋卡盾藻的研究

利用插层法制备了5种季铵盐改性的蒙脱土,通过FTIR、XRD和DTG等表征表明5种季铵盐已成功插入蒙脱土中;随后以中国典型赤潮藻海洋卡盾藻(Chattonella marina)为研究对象,考察了5种季铵盐改性蒙脱土的除藻效果。发现以双溴化十四烷基二甲基乙基溴化铵改性的蒙脱土在用量为8mg·L-1时,24h内对海洋卡盾藻的去除率最高,可达100%,而未改性蒙脱土在相同条件下除藻率仅为5.64%;除藻效果与除藻剂的结构有密切关系,在官能团相同时,链长数为14的脂肪族季铵盐除藻率最高,24h可达67.03%;在链长数相同时,含吡啶官能团的季铵盐比脂肪族季铵盐除藻率高,24h为33.62%,且随时间延长明显提高。渗溢性评估实验显示,改性蒙脱土经72h浸泡后表观插层率从71.9%降低到69.6%,表明除藻剂在水体中基本不释放。     

聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备及结构研究

以可与苯乙烯发生共聚的阳离子表面活性剂乙烯苄基二甲基十八烷基氯化铵(VOAC)为插层处理剂改性蒙脱土(VC18-MMT),有机蒙脱土在超声波强剪切作用以及乳化剂作用下预分散在乳化剂溶液中,然后引入苯乙烯单体进行原位乳液聚合制备聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料.采用XRD和TEM对纳米复合材料的结构进行了表征.结果表明,绝大多数的蒙脱土被剥离成单个片层均匀的分散在聚合物基体中;动态力学分析表明,纳米复合材料的储能模量和玻璃化温度均有所增加,而动态损耗有所降低;接枝在蒙脱土片层上的聚合物通过与锂离子进行阳离子交换反应提取下来,采用GPC和NMR对接枝聚合物的结构进行了表征,结果表明,接枝聚合物是较基体分子量低且分布很宽的苯乙烯和乙烯苄基二甲基十八烷基氯化铵的共聚物,计算表明每一个共聚物分子链上平均含有大约25个乙烯苄基二甲基十八烷基氯化铵分子.     

有机硅/蒙脱土复合改性聚氨酯弹性体的制备和性能

采用先将聚醚三元醇N330与有机蒙脱土(OMMT)研磨,制得N330/OMMT复合物,再将其与有机硅改性聚氨酯的预聚体混合的方法,以二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)为固化剂,制备了有机硅/蒙脱土复合改性聚氨酯弹性体,并用FTIR对产物结构进行了表征.XRD和TEM表明,蒙脱土片层被撑开,并分散在基体中;SEM显示,加入蒙脱土后,有机硅与聚氨酯之间的相容性提高;TGA表明,有机硅和OMMT共同改性聚氨酯后,其耐热性比有机硅单一改性聚氨酯有所提高,并在OMMT含量为5 wt％时提高最大;DSC数据表明,在OMMT含量为5 wt％时,有机硅/蒙脱土复合改性聚氨酯弹性体的Tg明显升高.复合改性材料具有良好的表面性能和力学性能,其拉伸强度、断裂伸长率和硬度在OMMT含量为3 wt％时达到最大值.     

有机硅蒙脱土复合改性水性聚氨酯的研究

采用插层聚合制备了改性的水性聚氨酯乳液。X射线研究表明,蒙脱土以层间距5．19nm分散在水性聚氨酯基体中。硅烷和蒙脱土改性水性聚氨酯具有性能互补的效果,当有机蒙脱土和有机硅烷的质量分数分别为O．01及O．02时,聚氨酯乳液涂膜的拉伸强度和断裂伸长率比未改性时分别提高了70％、18％,吸水率降低了49％。     

丙烯酸-丙烯酰胺原位插层共聚制备高吸水性蒙脱土纳米复合材料的研究

在钠基蒙脱土(MMT)悬浮液中，采用丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)两种单体进行原位插层共聚，得到高吸水性纳米复合材料。研究了引发剂和交联剂对材料吸水率的影响。X射线衍射(XRD)结果表明：复合材料中蒙脱土片层001面的层问距随mMMT／mM的减小而增大，当mMMT／mM≤1／3时，复合材料中的蒙脱土已完全剥离。DSC测试表明，在蒙脱土含量较低时，其玻璃化转变温度Tg随MMT含量的升高逐渐提高。吸水速率和保水能力测试结果表明，材料吸收去离子水能力达610g／gR，吸收盐水(wNaCl=0．009)能力达89g／gR。蒙脱土片层的引入。在一定程度上提高了材料的初期吸水速率和加压下的保水能力。     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料Ⅰ.制备、表征及动态力学性能

用原位接枝插层法成功地制备了聚丙烯 /蒙脱土纳米复合材料 (PPMNC) .采用X射线衍射研究复合材料中蒙脱土硅酸盐片层间距 ,发现硅酸盐片层间距从 1 94nm升至 4nm左右 .同时研究了PPMNC的动态力学性能 ,结果表明 :PPMNC的动态储能模量明显高于聚丙烯 (PP) ,尤其在T >Tg 高温段 ,甚至可以达到PP基体的 2倍     

新型蒙脱土修饰膨胀石墨电极对苯胺的电化学检测

以十二烷基二甲基苯甲基氯化铵为层间模板剂、四乙氧基硅烷为插层剂制备了插层蒙脱土(MMT),相比于未经插层改性的MMT,插层MMT的比表面积显著增大.利用插层MMT对膨胀石墨进行修饰,从而制备了新型MMT修饰膨胀石墨电极,采用差分脉冲伏安法对苯胺进行测定.结果表明:苯胺在经过插层MMT修饰后的膨胀石墨电极上的氧化峰电流大幅度提高.苯胺的氧化峰电流与其浓度在10～1 000 μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为6.05 μmol/L,并且常见物质对苯胺的检测并无干扰.用5支插层MMT修饰膨胀石墨电极平行测定1.0 mmol/L苯胺溶液,相对标准偏差(RSD)为3.83％.采用该修饰电极进行空白加标回收实验,回收率为96％～101％.