【硕士】凹凸棒土及其复体系的制备及性能研究

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内容简介

　　【硕士】凹凸棒土及其复体系的制备及性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：东华大学　　学位年度：2009　　 近年来，聚合物／无机纳米复合材料是以聚合物为基体、填充纳米尺度的无机颗粒所形成的高分子复合材料，能将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性完美地结合，表现出良好的力、热等特性，具有重要的实用价值。凹凸棒土(Attapulgite，简称AT)是一种具有纤维状结构的水合镁铝硅酸盐。AT晶体形状为纤维状，其理想分子式[M95Si8020(OH2)4•4H20]。纤维长约O．5一lgm，直径50rim，长径比为20：1。聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)是重要的高分子工程材料。PS原料易得、性能好、成本低，主要缺点是耐热性差，脆性大。PU具有诸多优良特性，已广泛应用于各行业，然而热稳定性能和力学性能有待进一步改善。为了克服PS和PU的缺点，我们通过原位聚合的方法制备了PS／AT、PU／AT、PU／PS和AT／PU／PS互穿网络聚合物：　　1)采用原位聚合的方法成功地制备了PS／AT纳米复合材料。从TEM图可观察到AT不规则分散在PS基体中，DSC和DMA结果显示PS和AT之『自J存在相互作用，从而使得复合材料的热稳定性和玻璃化温度较纯PS都有明显提高。TGA结果显示随着AT含量的逐渐增大，复合材料的热稳定性得到改善。并且用Coats．Redfern方程描述了PS／AT纳米复合材料的热降解性能，结果表明：热分解活化能随着AT含量的增加而提高。　　2)采用原位聚合的方法成功地制备了PU／AT纳米复合材料。SEM观察表明AT能以纳米级别分散在PU基体中。DMA结果显示AT的加入使PU／AT复合材料的储能模量和Tg向高温移动，在整个温度范围内明显高于纯PU，并且由理论计算得出AT的加入增加了PU分子链的物理交联密度，提高了氢键断裂活化能。由于AT表面丰富的硅羟基能够与PU的硬段发生相互作用，增强了高分子间的键合力，从而提高了聚氨酯材料的拉伸断裂强度，并且在一定范围内提高了PU／AT纳米复合材料的断裂伸长，从而AT能提高PU／AT纳米复合材料的力学性能。　　3)采用原位聚合的方法成功地制备HPU／PS．IPNs(互穿网络)复合材料。2．羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)为端基的聚氨酯(HPU)由聚四氢(PTMG)，二异氰酸酯(TDI)和HEMA聚合而成。在偶氮异丁腈(AlaN)引发作用下，HPU与单体苯乙烯(St)聚合成HPU／PS．IPNs。SEM与DMA测试显示，HPU／St为50／50时形成的网络牛各组分相容性最好。力学测试结果表明，HPU／PS．IPNs在HPU／St为10／90时，其拉伸强度比纯PS提高了164％。　　4)采用原位聚合的方法成功地制备AT／HPU／PS．IPNs复合材料。凹凸棒土(AT)经过提纯，在超声波的作用下均匀分散在苯乙烯单体中，再加入聚氨酯大单体与引发剂AIBN，制备凹凸棒土(AT)／聚氨酯大单体／苯乙烯(PU／PS．IPNs)复合材料。SEM观察表明AT能以纳米级别分散在HPU／PS．IPNs基体中。DMA结果显示AT的加入使HPU／PS．IPNs复合材料的储能模量和Tg向高温移动。力学测试结果表明，AT／HPU／PS．IPNs复合材料比HPU／PS．IPNs具有更高的拉伸强度和冲击强度。　　

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