EVOH/蒙脱土纳米复合材料的研究

论文摘要

本文中，用聚乙烯砒咯烷酮和十六烷基三甲基氯化铵处理蒙脱土原土得到有机蒙脱土，分别简写为PVP-MMT及HD-MMT。为了达到更好的插层效果，选用PVP-MMT然后用熔融插层法制备出聚乙烯-乙烯醇／有机蒙脱土纳米复合材料（EVOH／PVP-MMT）。采用X-射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、差示扫描量热法（DSC）分别研究了有机化蒙脱土的组成、纳米复合材料的相态、形貌及结晶行为，同时研究了复合材料溶剂阻隔性和流变性能。XRD表明聚合物基体已经插入到有机蒙脱土片层间；复合体系中蒙脱土含量越小，插层蒙脱土间距越大；当复合体系中有机蒙脱土含量≤8％时，形成剥离型纳米复合材料；当有机蒙脱土含量在8％～15％时，形成插层型纳米复合材料；当有机蒙脱土含量大于15％时，复合材料中蒙脱土片层间距无明显变化。AFM表明EVOH／PVP-MMT8％复合材料中PVP-MMT分布均匀且有较光滑的表面。EVOH／蒙脱土复合材料中有类晶区存在，整个EVOH／蒙脱土复合材料呈现一种大尺度的有序性。DSC显示经季铵盐处理过的蒙脱土片层在EVOH／有机蒙脱土纳米复合材料结晶过程中的异相成核作用不明显。在相同结晶条件下，EVOH／PVP-MMT纳米复合材料的结晶速率比EVOH慢：由于MMT的加入使得EVOH／PVP-MMT纳米复合材料的熔融温度（Tm）从EVOH 180.7℃降低到175.2℃，结晶温度（Tc）从EVOH157.9℃降低到153.1℃，而玻璃化转变温度（Tg）却较EVOH升高了大约2.6℃。EVOH／蒙脱土纳米复合材料性能测试表明，有机蒙脱土含量为5％、10％的EVOH／PVP-MM／复合材料对水的阻隔性比EVOH提高大约3.3％；当蒙脱土的含量为20％时，EVOH／PVP-MMT复合材料对水的阻隔性的提高不明显。流变试验表明加工温度在200℃以上，转速20rpm左右，挤出物料表面光滑，韧性优良；EVOH／PVP-MM7插层复合材料熔体为假塑性流体，剪切速率增加，表观粘度下降，即存在剪切变稀现象；有机化蒙脱土含量增加，熔体流动性下降，粘度升高；EVOH／PVP-MMT插层复合材料熔体的表观粘度随温度的升高而降低，蒙脱土含量增加，熔体对温度的敏感性下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 层状硅酸盐（PLS）纳米复合材料概述
• 1.1.1 PLS纳米复合材料的种类
• 1.1.2 PLS纳米复合材料的特点
• 1.1.3 PLS纳米复合材料的制备
• 1.1.4 PLS纳米复合材料的表征
• 1.1.5 PLS纳米复合材料的研究进展
• 1.2 PLS纳米复合材料插层过程的理论分析
• 1.2.1 热力学分析
• 1.2.2 平均场分析
• 1.2.3 动力学分析
• 1.3 聚乙烯-乙烯醇概述
• 1.3.1 EVOH的结构
• 1.3.2 EVOH的性质
• 1.3.3 EVOH的应用
• 1.4 层状硅酸盐概述
• 1.4.1 层状硅酸盐的结构特征
• 1.4.2 层状硅酸盐层间距的测试
• 1.4.3 插层剂的选择
• 1.4.4 插层剂插层机理
• 1.4.5 蒙脱土的有机化
• 1.4.6 蒙脱土的应用情况
• 1.5 本课题研究意义和研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 原料及助剂
• 2.2 实验设备与仪器
• 2.3 试样的制备
• 2.3.1 蒙脱土的提纯
• 2.3.2 蒙脱土的有机化
• 2.3.3 EVOH/蒙脱土纳米复合材料的制备
• 2.4 EVOH/蒙脱土纳米复合材料的测试
• 2.4.1 有机蒙脱土的测试
• 2.4.2 复合材料层间距的测试
• 2.4.3 复合材料相态、形貌测试
• 2.4.4 复合材料热性能测试
• 2.4.5 复合材料阻隔性能测试
• 2.5 本章小结
• 第3章 EVOH/蒙脱土复合材料的结构与性能分析
• 3.1 蒙脱土的有机改性
• 3.1.1 有机蒙脱土的XRD分析
• 3.2 EVOH/蒙脱土插层复合体系
• 3.2.1 复合材料层间距分析
• 3.2.2 复合材料相态、形貌分析
• 3.2.3 复合材料热性能分析
• 3.2.4 复合材料阻隔性能分析
• 3.2.5 复合材料流变性能分析
• 3.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 工程硕士研究生简历