论文题目: 弹性体/蒙脱土纳米复合材料的制备及改性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 徐宏德
导师: 余鼎声,李杨
关键词: 纳米复合材料,蒙脱土,原位插层聚合法,溶液插层法,熔融插层法,结构,形态,性能
文献来源: 北京化工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文在国内外首次采用原位插层聚合法制备了PB、PI及SBR等橡胶/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料(NC),采用溶液插层法和熔融插层法分别制备了SBS系列热塑性弹性体/OMMT NC,并对其结构与性能及其之间关系进行了系统地分析研究。 (1) 在国内外首次采用阴离子聚合方法实现了原位插层聚合制备PB、PI和SBR等通用橡胶/OMMT NC。对OMMT纯化方法、溶剂、蒙脱土种类及混合条件等因素对聚合反应的影响进行了研究,确定了适宜的纯化方法和反应条件。 采用XRD、TEM、FT-IR和H-NMR等分析仪器对制备的橡胶/OMMT NC的结构和形态进行了分析表征,结果表明,采用原位插层聚合法均可制备出剥离型橡胶/OMMT NC;并且加入OMMT明显改变了PB、PI橡胶的微观结构组成。 采用DSC、TGA和DMA等分析仪器对NC的热学性能和动态力学性能进行了考察,结果表明,NC的玻璃化转变温度T_g比纯聚合物明显提高,热稳定性、储能模量和损耗模量也有较大提高,而阻尼系数下降。 根据分析测试数据探讨了结构与性能之间的关系,并对三种橡胶/OMMT NC的结构与性能差别进行了比较研究,结果表明,SBR与OMMT、片层复合效果最佳、性能提高最显著,PB次之,PI最差。 (2) 在国内外首次采用溶液插层法制备出SBS系列热塑性弹性体/OMMT NC,对混合条件、蒙脱土种类和含量、聚合物品种和结构等因素对NC的结构和性能的影响进行了系统的研究,确定了适宜的混合时间。 采用XRD、TEM等分析仪器对制备的SBS热塑性弹性体/OMMT NC的结构和形态进行了分析表征,结果表明,采用溶液插层法制备出的NC主要为插层型结构。对于SBS系列,OMMT-DK1插层效果最佳,随着OMMT含量的增大,层间距减小;星型SBS插层效果优于线型SBS,插入OMMT、层间的SBS链主要为PS段。 采用TGA、DMA、万能材料试验机和电子拉伸仪等分析仪器对NC的热学性能、动态力学性能、力学性能和流变性能进行了考察。结果表明,纳米结构的形成对热塑性弹性体的性能产生显著影响,尤其是对星型SBS,在OMMT为5～8phr范围影响最为显著,在此范围内拉伸强度明显增加,比纯SBS可提高85.5%,而对线型SBS影响不大;NC 300%定伸强度明显提高,并随OMMT含量的增大而增大;断裂伸长率也明显增加,表明保持了热塑性弹性体的良好弹性;复合材料的储能模量和损耗模量显著增大,PS段T_g和
论文目录:
第一章 文献综述
1.1 聚合物＼粘土纳米复合材料的制备
1.1.1 纳米复合材料的发展概况
1.1.2 聚合物＼粘土纳米复合材料的种类与结构
1.1.3 蒙脱土的结构组成及有机化
1.1.4 聚合物＼粘土纳米复合材料的制备方法
1.1.5 理论研究
1.2 SBS改性及应用研究进展
1.2.1 SBS的应用研究
1.2.1.1 SBS在塑料改性领域的应用研究
1.2.1.2 SBS在橡胶及聚脂改性领域的应用研究
1.2.1.3 SBS在沥青改性领域的应用研究
1.2.1.4 SBS在粘合剂领域的应用研究
1.2.1.5 SBS在导电、导热材料上的应用研究
1.2.1.6 SBS薄膜应用研究
1.2.2 SBS的改性研究
1.2.2.1 SBS的物理共混改性
1.2.2.2 SBS的接枝改性
1.2.3 SBS在塑料垃圾回收领域的应用研究
1.2.4 SBS的纳米改性
第二章 原位插层聚合法制备橡胶／蒙脱土纳米复合材料
2.1 实验部分
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验方法
2.1.3 相关计算
2.1.4 分析与测试
2.2 结果与讨论
2.2.1 蒙脱土基本结构与性能分析
2.2.1.1 蒙脱土结构分析
2.2.1.2 蒙脱土热失重分析
2.2.2 橡胶／蒙脱土纳米复合材料的制备及影响因素
2.2.2.1 蒙脱土的影响
2.2.2.2 溶剂的影响
2.2.2.3 搅拌条件的影响
2.2.3 聚丁二烯／蒙脱土纳米复合材料
2.2.3.1 聚丁二烯／蒙脱土纳米复合材料的结构与形态
2.2.3.2 聚丁二烯／蒙脱土纳米复合材料的性能
2.2.4 聚异戊二烯／蒙脱土纳米复合材料
2.2.4.1 聚异戊二烯／蒙脱土纳米复合材料的结构与形态
2.2.4.2 聚异戊二烯／蒙脱土纳米复合材料的热学性能
2.2.5 丁苯胶／蒙脱土纳米复合材料
2.2.5.1 丁苯胶／蒙脱土纳米复合材料的结构与形态
2.2.5.2 丁苯胶／蒙脱土纳米复合材料的热学性能
小结
第三章 溶液插层法制备SBS／蒙脱土纳米复合材料
3.1 实验部分
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验方法
3.1.3 相关计算
3.1.4 分析与测试
3.2 结果与讨论
3.2.1 混合条件对制备SBS／蒙脱土纳米复合材料的影响
3.2.2 SBS／蒙脱土纳米复合材料的结构研究
3.2.2.1 有机蒙脱土种类的影响
3.2.2.2 蒙脱土含量的影响
3.2.2.3 聚合物的影响
3.2.3 SBS／蒙脱土纳米复合材料的形态研究
3.2.4 SBS／蒙脱土纳米复合材料的性能研究
3.2.4.1 物理力学性能
3.2.4.2 粘弹性能
3.2.4.3 热学性能
3.2.4.4 流变性能
小结
第四章 熔融插层法制备SBS／蒙脱土纳米复合材料
4.1 实验部分
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验方法
4.1.3 相关计算
4.1.4 分析与测试
4.2 结果与讨论
4.2.1 挤出条件的确定
4.2.1.1 熔融段温度
4.2.1.2 螺杆转速
4.2.2 SBS／蒙脱土纳米复合材料的结构研究
4.2.3 SBS／蒙脱土纳米复合材料的形态研究
4.2.4 SBS／蒙脱土纳米复合材料的性能
4.2.4.1 拉伸强度
4.2.4.2 断裂伸长率
4.2.5 SBS4402／OMMT的改性
4.2.5.1 SBS4402／SBS1301／OMMT复合材料
4.2.5.2 SBS4402／SBS1401／OMMT复合材料
4.2.5.3 SBS4402／SEBS／OMMT复合材料
4.2.6 SBS／蒙脱土纳米复合材料的粘弹性能
小结
结论
参考文献
附录
致谢
发布时间: 2005-09-26
参考文献
- [1].长链有机化合物插层高岭石及其机理研究[D]. 王定.中国矿业大学(北京)2018
- [2].应用可控活性自由基聚合方法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料[D]. 张宝庆.中国科学技术大学2006
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