聚对二氧环已酮/蒙脱土纳米复合材料的制备与结构性能研究

论文摘要

近年来,聚合物/粘土纳米复合材料因表现出许多优异的性能而引起了人们极大的兴趣。粘土片层的厚度一般在1nm 左右,当他们以单个的片层均匀分散于聚合物基体中,不但复合材料原有的性能有所提高,并且表现出许多新的性能。现在研究较多的是片状粘土,尤其是钠基蒙脱土（MMT-Na）。片状结构的蒙脱土是有两个硅氧四面体中间夹带一个铝氧八面体晶片构成,由于硅氧四面体中的部分Si4+和铝氧八面体中的Al3+容易被Mg2+所置换,因此在这些片层内产生了过剩的负电荷。为了保持电中性,这些过剩的负电荷通过层间吸附的阳离子来补偿。蒙脱土层间吸附有Ca2+、Na+等水合阳离子,他们很容易与有机或无机阳离子进行交换,使层间距发生变化,因此通过适当有效的方法可以使聚合物插入到蒙脱土片层间形成纳米复合材料。人们已经成功的制备了许多聚合物/粘土纳米复合材料。本文采用带羟基官能团的烷基季铵盐和一般的烷基季铵盐对钠基蒙脱土进行有机化处理,使其成为有机蒙脱土。X-射线衍射（XRD）分析表明有机阳离子已同钠离子发生离子交换作用,导致层间距增大。采用对环境友好的原位插层复合法制备聚对二氧环己酮/蒙脱土（PPDO/MMT）纳米复合材料,研究聚合物插层纳米复合材料的结构与性能,内容包括下面两部分部分: 采用原位插层聚合法制备聚对二氧环己酮/蒙脱土（PPDO/MMT）纳米复合材料,研究了不同类型的蒙脱土对聚对二氧环己酮/蒙脱土纳米复合材料特性粘数的影响,并对蒙脱土在聚合反应中能够加速聚合反应的速率的作用进行了研究。采用XRD 及TEM 对复合材料的结构进行表征,用热重分析法（TGA）研究其热行为,用示差扫描量热法（DSC）和热态偏光显微镜（POM）分析其结晶行为和结晶形态。另外对其的力学性能和生物降解性能也进行了测试,用高压毛细管流变仪研究其流变性质,初步研究了其吹膜可行性。结论如下:

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 蒙脱土的结构与特性
• 1.2.1 蒙脱土的特殊结构
• 1.2.2 蒙脱土的有机化
• 1.3 纳米复合材料制备
• 1.3.1 剥离-吸附法
• 1.3.2 原位插层聚合法
• 1.3.3 熔融插层法
• 1.3.4 模板合成法
• 1.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料结构的结构与性能
• 1.4.1 结构特点
• 1.4.2 性能特征
• 1.5 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的国内外研究现状
• 1.5.1 国内现状
• 1.5.2 国外现状
• 1.6 聚合物/粘土纳米复合材料的发展前景
• 1.7 文选题依据及主要研究内容
• 1.7.1 本论文选题依据
• 1.7.2 本论文的主要研究内容
• 第二章 PPDO/MMT 纳米复合材料的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料和试剂
• 2.2.2 插层剂十六烷基二甲基羟乙基溴化铵的制备
• 2.2.3 蒙脱土的有机化处理
• 2.2.4 对二氧环己酮的纯化
• 2.2.5 原位插层法制备 PPDO/MMT 纳米复合材料
• 2.2.6 表征
• 2.2.6.1 红外谱分析
• 2.2.6.2 X 射线衍射分析
• 2.2.6.3 特性粘数测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 天然蒙脱土与有机蒙脱土的 FIR 分析
• 2.3.2 蒙脱土对 PPDO 分子量和转化率的影响
• 2.3.3 PPDO/MMT 复合材料的结构表征
• 2.4 小结
• 第三章 PPDO/MMT 纳米复合材料的热性能和结晶行为研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要材料
• 3.2.2 TGA 分析
• 3.2.3 DSC 测试
• 3.2.4 热台偏光显微镜分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PPDO/MMT 复合材料的热稳定性分析
• 3.3.2 PPDO/MMT 复合材料的DSC 分析
• 3.3.3 PPDO/MMT 复合材料的热台偏光显微镜分析POM 分析
• 3.4 小结
• 第四章 PPDO/MMT 纳米复合材料的流变加工及力学性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要材料
• 4.2.2 力学性能测试
• 4.2.3 毛细管流变仪分析
• 4.2.4 PPDO/MMT 复合材料的可吹膜加工性研究
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 力学性能研究
• 4.3.2 流变性能研究
• 4.3.2.1 PPDO/MMT 复合材料的流变曲线
• 4.3.2.2 PPDO/MMT 复合材料的表观粘度对剪切速率的依赖性
• 4.3.2.3 PPDO/MMT 复合材料的表观粘度对温度的依赖性
• 4.3.2.4 PPDO/MMT 复合材料的流动曲线与温度的关系
• 4.3.3 PPDO/MMT 复合材料的可吹膜加工性研究
• 4.4 小结
• 第五章 PPDO/MMT 纳米复合材料生物降解性能研究
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要原料
• 5.2.2 生物降解薄膜的制备
• 5.2.3 测试条件及标准
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 按ASTM 标准测试样品的生物降解性能
• 5.3.2 在常温下测试样品的降解性能
• 5.3.3 PPDO/蒙脱土纳米复合材料的生物降解等级评判
• 5.4 小结
• 结束语
• 参考文献
• 在读期间科研成果简介
• 致谢
• 声明