聚氯乙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料研究进展

聚氯乙烯(PVC)/层状双氢氧化物(LDHs)纳米复合材料相比于纯聚氯乙烯具有更好的热稳定性、力学性能、阻燃抑烟性、耐候性与耐光性等,是一种性能优异并具有广泛应用前景的新型聚合物基纳米复合材料。本文首先介绍了LDHs的化学组成和结构特点,并对其制备过程和性质特点进行了分析和探讨;然后综述了PVC/LDH纳米复合材料的制备、结构表征及性能等方面的最新研究进展,重点阐述了LDHs的表面有机化处理及其对PVC/LDH纳米复合材料制备与性能的重要作用;最后对其应用前景进行展望。     

聚乙烯醇/层状双氢氧化物纳米复合材料研究进展

聚乙烯醇/层状双氢氧化物纳米复合材料是近年来开发的新型聚合物基复合材料,表现出与纯聚乙烯醇基体明显不同的结晶行为,且具有良好的机械力学性能、耐热性能以及阻燃性能等,有着广泛的应用前景。本文首先对层状双氢氧化物的结构组成、制备方法和性质进行简要综述,然后着重介绍聚乙烯醇/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备、结构表征、结晶行为、力学和热性能等方面的研究进展,最后对其应用前景进行展望。     

LDHs薄膜基纳米荧光传感器的制备及其研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是一种层板金属元素和层间离子可调的无机层状材料,利用其独特的插层组装特性,基于静电、氢键、范德华力等相互作用力,功能性荧光客体分子可与LDHs纳米片复合构筑多功能荧光薄膜材料.LDHs薄膜基荧光材料用于荧光传感器,在有机挥发性气体(VOCs)、温度、压力、重要生物分子等的检测中显示了良好性能.本文总结了LDHs复合薄膜的制备方法以及近年来其在纳米荧光传感领域的进展,并对其未来发展做出了展望.     

MgAlZnFe-CO3 LDHs对PBS膨胀阻燃体系性能的影响

采用恒定pH值共沉淀法在自制反应器中合成了不同原料配比的碳酸根型镁铝锌铁层状双羟基金属氧化物（MgAlZnFe-CO₃ LDHs）,并通过熔融共混MgAlZnFe-CO₃ LDHs、聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺（MA）和全降解材料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）制备出PBS膨胀阻燃材料. 采用傅里叶红外光谱（FTIR）、热失重（TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及元素分析（ICP）对MgAlZnFe-CO₃ LDHs进行了表征,并对PBS膨胀体系进行了力学性能和阻燃性能等测试. 结果表明,当Mg²⁺,Zn²⁺,Al³⁺和Fe³⁺的摩尔比为9：3：3：1时,合成的MgAlZnFe-CO₃ LDHs热稳定性最好,晶态结构规整,呈形貌规则的六边形片状;当MgAlZnFe-CO₃ LDHs的添加质量分数为1%时（阻燃剂的总添加质量分数为20%）时,PBS膨胀阻燃体系的极限氧指数（LOI）达到35%,垂直燃烧测试达到UL-94 V-0级别,力学性能得到较大改善. 实验结果表明,低添加量的MgAlZnFe-CO₃ LDHs与膨胀阻燃剂（IFR）协效阻燃PBS,一方面能够改善膨胀阻燃剂恶化PBS力学性能的现象,另一方面协同效应能够明显提高PBS的阻燃性能.     

大黄素/Mg-Al-LDHs纳米杂化物的制备及缓释性能研究

以Mg-Al型层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDHs)为载体,将大黄素分子通过二次组装法成功插入其层间,得到大黄素/Mg-Al-LDHs纳米杂化物。XRD结果显示,Mg-Al-LDHs粒子层间距由0.48 nm增大到3.35 nm。差热曲线(DTA曲线)分析结果表明,该纳米杂化物分子中大黄素的分解温度比纯大黄素的分解温度高50℃。分别在pH 4.8和pH 7.5的缓冲溶液中测定了大黄素/LDHs的缓释性能,结果表明大黄素/LDHs的药品释放速率明显低于二者的物理混合物,并探讨了释放机理。     

纳米颗粒在聚合物复合材料中的阻燃机理及其应用

以粘土/固体环氧树脂体系为模型研究纳米颗粒在燃烧聚合物中的迁移行为,探讨其阻燃机理。发现纳米颗粒能够在熔融的聚合物中迁移,并在燃烧的聚合物表面富集,形成阻隔层。通过影响外界热量供给,减缓内部聚合物热解速率,同时在一定程度上阻隔聚合物裂解可燃成分的外溢,从而实现有效阻燃的目的。基于上述结论,在热固性树脂基复合材料表面预先植入碳纳米管、碳纳米纤维、粘土等纳米材料阻隔层,制备了阻燃型热固性树脂基复合材料。     

高密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料膨胀阻燃体系的性能

使用以乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)为相容剂的高密度聚乙烯/蒙脱土(HDPE/OMT)纳米复合材料作为基体,制备了含不同成炭剂的聚磷酸铵(APP)膨胀阻燃体系,对其阻燃性能进行了比较和研究,并分析了蒙脱土与膨胀阻燃剂协效作用的机理。热重分析(TGA)、垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、锥形量热计结果表明:APP/季戊四醇(PER)体系熔融过程较短可形成蒙脱土增强炭层;PER/PA/OMT体系中较高的有机物含量有利于蒙脱土迁移和堆积。     

膨胀型阻燃涂料的研究进展

本文综述了近年来膨胀型阻燃涂料的研究进展,从膨胀型阻燃涂料的构成(基料、膨胀阻燃体系、填料颜料、助剂)出发,详细介绍了国内外基料的研究现况;并对常用的主要膨胀型阻燃剂,包括炭化剂、脱水催化剂和发泡剂进行了总结和分类;结合国外的研究,将常用几种填料对膨胀型阻燃涂料的性能影响作了系统的总结,对阻燃协效剂和其它助剂的影响和使用情况也进行了归纳和论述,并在此基础上对未来膨胀型阻燃涂料的发展趋势提出了建议。     

改性纳米二氧化硅在环氧树脂膨胀阻燃体系中的协效作用研究

以膨胀阻燃剂(IFR)为主要阻燃剂,以纳米二氧化硅(Nano-SiO_2)及KH570改性纳米二氧化硅(SiO_2-gKH570)为协效剂制备阻燃环氧树脂(EP)材料,对比研究了2种EP/IFR/SiO_2及EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系材料的阻燃性能、力学性能、热量释放、烟气释放、热降解行为及炭层表面形貌。结果表明,当阻燃剂的总添加量为环氧树脂基体质量分数的30%(SiO_2为IFR质量的10%)时,SiO_2与IFR具有阻燃协同效应,在同样的添加比例下,改性的SiO_2会增强这种协同作用。EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系与EP/IFR/SiO_2体系相比,两者氧指数(LOI)分别为30.2%和28.6%,UL-94测试分别通过V-0和V-1级; EP/IFR/SiO_2-g-KH570的力学性能较EP/IFR/SiO_2也有所提高,弯曲强度和抗冲击强度分别提高了10.2MPa和0.6KJ·m~(-2);锥形量热及热分析结果表明,EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系在热释放、CO和CO_2释放指标上数值明显降低,热稳定性增加;残炭的电镜形貌分析表明,EP/IFR/SiO_2-g-KH570体系能形成更加致密和连续的炭层,能起到很好的物理屏障作用,显示出较好的阻燃效果。     

聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料研究进展

聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料是近年来开发的新型聚合物基复合材料,具有与纯聚合物基体不同的结晶行为,而且表现出优异的机械力学性能、耐热性能、阻燃性能和耐紫外线功能等,有着广泛的应用前景。本文首先对层状双氢氧化物的结构、组成与制备方法进行简要介绍,然后重点阐述了聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备、分散结构表征、结晶行为以及力学和热学等性能方面的研究进展,最后对其应用前景进行展望。     

微波晶化法合成纳米Mg-Al型层状双氢氧化物阻燃剂的研究

用微波加热反应-变速滴加共沉淀法合成了粒径约为10～40 nm 的纳米LDHs, 用TEM和XRD对产物进行了表征, 并讨论了微波和变速滴加碱液的方法对纳米层状双氢氧化物的合成的作用. 从纳米层状双氢氧化物的TG, DTG与DSC曲线出发, 采用Ozawa法计算了它的热分解活化能, 据此把纳米层状双氢氧化物的热分解分成四个质量损失阶段. 并对它的热分解过程进行了分析, 提出了它的分解模型. 当采用纳米LDHs对PS, ABS, HDPE和PVC进行阻燃处理时, 可使它们的氧指数分别提高到28, 27, 26和33; 当阻燃涂料中含1.9%的纳米LDHs（加入量为常规TiO₂的0.27倍）时, 其耐火极限可达32 min 45 s, 比以TiO₂为阻燃填料时的最佳耐火极限多7 min 5 s.     

膨胀型聚氨酯防火涂料阻燃机理的研究

用自制的新型成炭剂和聚磷酸铵复配作为聚氨酯防火涂料的阻燃体系。采用热失重分析、扫描电镜、红外光谱和元素分析等手段对膨胀型聚氨酯防火涂料的阻燃机理进行了较为深入的研究．     

可膨胀石墨阻燃体系在聚丙烯中的作用

采用可膨胀石墨(EG)为主阻燃剂,包裹红磷(MRP)为阻燃协效剂制备阻燃聚丙烯(PP)。在mEG∶mMRP≥2时,阻燃效果最佳。阻燃剂(FR)含量达到30%后,阻燃效果大幅度提高,氧指数大于28。采用热失重和流变学方法分析了炭层质量,探讨了在mEG∶mMRP≥2时,阻燃效率最高的原因。相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)能够改善阻燃剂和聚丙烯之间的相容性,提高粘结力,改善炭层质量,提高材料的氧指数,PP-g-MAH用量为30%时,材料的氧指数达到31.4。     

Mg－Fe－LDHs纳米颗粒的合成及其 阴离子交换容量的研究

采用液相共沉淀法合成了镁铁型层状双氢氧化物（简称Mg－Fe－LDHs）纳米颗粒,考察了粒子形貌、化学组成、晶体结构、阴离子交换容量及原料配比的影响. 结果表明,所合成样品为片状纳米颗粒,化学组成与原料配比基本一致. 在所研究的原料配比范围内,产品中n(Mg)∶n(Fe)在2∶1～4∶1范围内,产品具有水滑石层状六方晶系结构. 随n(Mg)∶n(Fe)从2∶1增大到4∶1,粒径增大(从37.9 nm增大到61.2 nm), 六方晶格参数a降低(变化范围为0.317～0.310 nm),而六方晶格参数c增大(变化范围为2.380～2.412 nm),层间距增大(从0.793 nm增大到0.804 nm), 阴离子交换容量增大(从0.52 mmol/g增大到1.28 mmol/g).     

纳米Mg-Al层状双氢氧化物表面包覆SiO2纳米膜的研究

采用溶胶-凝胶法在纳米Mg-Al层状双氢氧化物表面包覆SiO₂纳米膜. 通过酸溶分析、透射电子显微镜、FT-IR、XRD、TG和DSC分析, 证实了在Mg-Al层状双氢氧化物表面包覆了一层连续致密的、厚约5 nm的SiO₂纳米膜. 根据Al 2p, Mg 2p, Si 2s及O 1s的电子结合能的变化, 可推知在纳米Mg-Al层状双氢氧化物和SiO₂纳米膜表面形成了Mg-O-Si和Al-O-Si键, 并据此分析了形成SiO₂包覆膜的机理. 经热分析表明, SiO₂包覆的纳米LDHs和纳米LDHs两者在40~700℃之间失重过程大致相同, 均出现了三个较为明显的质量损失阶段, 至700℃时包覆量越大的质量损失越少. 纳米LDHs在244.67和430.13℃有两个明显的吸热峰, 吸热值分别达412.28和336.30 J/g; 而包覆纳米LDHs只在243.60℃处出现一个较明显的吸热峰, 其吸热值为221.25 J/g.     

聚丙烯酰胺/层状无机物纳米复合材料研究进展

聚丙烯酰胺(PAM)/层状无机物纳米复合材料相比于纯PAM具有更好的力学性能、超吸水性能、热稳定性能和气体阻隔性能等,是一种性能优异并在采油、农业和卫生学等领域有着广泛应用前景的新型聚合物基纳米复合材料。本文对近年来聚丙烯酰胺/层状无机物纳米复合材料的研究进展进行了综述。首先重点介绍了层状双氢氧化物(LDHs)在有机溶剂和水中剥离分散方面的研究进展,接着综述了PAM/LDH和PAM/粘土纳米复合材料的制备与结构表征,最后阐述了PAM/层状无机物纳米复合材料的流变性能、力学性能和超吸水性能等。     

合成温度对Tyr/LDH纳米复合物性质的影响

研究了合成温度对Tyr(酪氨酸)/LDH(层状双氢氧化物)纳米复合物性质的影响. 结果表明: 随着合成温度的升高, 纳米复合材料的层间距和比表面积逐渐降低; 随着温度的升高, 合成粒子的形状由球形到三角形最后变为无定形. 进一步的研究表明, 这些规律性的变化与插入层间的生物分子数量有关.     

乳液聚合法制备聚苯乙烯/Mg-Al层状双氢氧化物纳米复合材料

采用乳液聚合法制备阻燃性聚苯乙烯MgAl层状双氢氧化物(LDHs)纳米复合材料.通过对不同合成条件下复合材料的XRD谱,讨论了纳米复合材料的形成过程;经SEM图证实了LDHs是以剥离的纳米级层片分散在基体中的;TG和DSC谱图揭示了LDHs纳米层板可有效提高PS的热稳定性,并可使PS的玻璃化转化温度明显提高;当层状双氢氧化物在插层复合材料中含量为14.92%时,纳米复合材料的氧指数可达23.5%,其用量比在PS中直接添加纳米LDHs时要少约一倍.文中还分析了纳米复合材料的形成过程.