AIM/蒙脱土纳米复合材料的制备及对PVC改性

论文摘要

本实验使用无机亲水性钠基蒙脱土（Na-MMT）,以十二烷基硫酸钠（SDS）为表面活性剂,过硫酸钾（KPS）为引发剂,通过原位乳液聚合法制备了MMT改性丙烯酸酯冲击改性剂（mAIM）。它以聚丙烯酸丁酯（PBA）为核聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为壳。X-射线衍射（XRD）分析表明,丙烯酸酯单体的聚合使得MMT的层间距增加0.24nm。粒度仪测量结果表明mAIM粒子粒径约为110nm,粒径分布趋于单分散。将占单体含量0.2～2wt%MMT的mAIM粒子分别与PVC树脂熔融共混,研究了共混物的性能。与纯PVC相比,PVC/mAIM共混物的力学性能有显著提高。核壳比为80：20,MMT含量为0.2wt%时,随着mAIM用量的增加,共混物冲击强度逐渐增加,脆韧转变点出现在mAIM加入10份时。然而,共混物的拉伸强度和模量呈小幅降低的趋势。随着mAIM中MMT含量的增加,PVC/mAIM共混物的冲击强度降低,MMT为0.8wt%时,材料由韧性断裂转变到脆性断裂；但是随着MMT含量的增加,共混物的拉伸强度和模量逐渐增加。实验中还发现加入相同含量的MMT时,随着mAIM核壳比的不断增加,相同份数的加入使PVC/mAIM复合材料的冲击强度呈增加趋势。动态力学分析（DMA）结果表明,随着MMT含量的增加,mAIM纳米复合材料的储能模量逐渐增加。其中,含2wt%MMT的复合材料在整个测试温度区间内有最大的储能模量值。热失重分析（TGA）结果表明,mAIM的开始降解温度（Tonset）高于AIM的Tonset。当MMT含量为0.4wt%时,Tonset最高可达364.69℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 蒙脱土矿石性质
• 1.1.1 层状硅酸盐的结构
• 1.1.2 蒙脱土的矿物特征与结构
• 1.1.3 蒙脱土开发利用现状与发展趋势
• 1.1.4 蒙脱土的主要用途
• 1.2 纳米复合材料的制备
• 1.2.1 剥离-吸附作用
• 1.2.2 原位插层聚合
• 1.2.3 熔融插层聚合反应
• 1.2.4 模板合成法
• 1.3 聚合物-层状硅酸盐纳米复合材料
• 1.3.1 聚合物-层状硅酸盐纳米复合材料的特点
• 1.3.2 高聚物-层状硅酸盐复合物材料的分类
• 1.3.3 纳米复合材料优异性和缺点以及问题总结
• 1.3.4 层状化合物的结构与分散处理
• 1.3.5 聚合物-无机纳米复合材料的应用
• 1.4 聚氯乙烯的性能特点及改性机理研究
• 1.4.1 聚氯乙烯的性能特点
• 1.4.2 聚氯乙烯的改性及其增韧机理研究
• 1.5 国内外研究现状
• 1.6 本论文的立题思想及研究方案
• 第二章 mAIM和PVC/mAIM纳米复合材料的合成及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 主要设备与仪器
• 2.1.3 含MMT的冲击改性剂mAIM的制备
• 2.1.4 PVC/mAIM共混物的制备
• 2.1.5 PVC/mKM-355共混物的制备
• 2.2 测试与分析方法
• 2.2.1 合成mAIM过程中乳胶粒径及粒径分布测试
• 2.2.2 MMT与mAIM的X-射线衍射分析
• 2.2.3 mAIM的动态力学性能分析
• 2.2.4 共混物的冲击性能测试
• 2.2.5 拉伸性能的测试
• 2.2.6 共混物的热失重（TGA）分析
• 2.2.7 体视显微镜表征
• 2.2.8 共混物的SEM表征
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 MMT的层间距的测定
• 3.1.1 mAIM与纯MMT的层间距
• 3.1.2 PVC/mKM-355的层间距
• 3.2 mAIM乳胶粒子的粒径及粒径分布
• 3.2.1 反应过程中乳胶粒子的粒径及粒径分布变化
• 3.2.2 MMT含量对反应过程中粒径及粒径分布变化的影响
• 3.2.3 核壳比对mAIM粒径的影响
• 3.3 PVC/mAIM共混物的力学性能研究
• 3.3.1 MMT含量对PVC/mAIM冲击强度的影响
• 3.3.2 mAIM用量对PVC/mAIM冲击强度的影响
• 3.3.3 MMT含量对PVC/mAIM拉伸强度的影响
• 3.3.4 mAIM的用量对PVC/mAIM拉伸强度的影响
• 3.3.5 MMT含量对PVC/mAIM杨氏模量的影响
• 3.3.6 mAIM的用量对PVC/mAIM模量的影响
• 3.3.7 核壳比对PVC/mAIM冲击强度的影响
• 3.4 PVC/mKM-355共混物的力学性能研究
• 3.4.1 KM-355含量对PVC/mKM-355力学性能影响
• 3.4.2 IMMT含量对PVC/mKM-355力学性能影响
• 3.5 mAIM的动态力学分析
• 3.5.1 不同MMT量的mAIM的DMA分析
• 3.5.2 不同核壳比的mAIM的DMA分析
• 3.6 mAIM的热失重分析
• 3.7 共混物的体视显微镜表征
• 3.8 共混物的SEM表征
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果