聚丙烯酰胺蒙脱土纳米复合材料的制备和研究

论文编号:SP130  论文字数:15543,页数:31

摘 要：
聚合物/蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一类复合材料，在蒙脱土含量不高时，就能表现出优异的力学性能、耐热性、及阻隔性等，因此这类材料在薄膜、食品包装及电子、电器和汽车、飞机的零部件方面具有广阔的应用前景。
本论文通过离子交换反应，制备了有机蒙脱土。研究了不同条件对离子交换反应的影响。研究结果表明，利用十六烷基三甲基溴化铵插层效果较好，层间距有较大幅度的增加。反应最佳时间是4 h，搅拌速率为300转/分，80℃是最佳反应温度。
通过原位插层共聚法制备了剥离型的聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料。在聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料的制备过程中首先采用了十六烷基三甲基溴化铵为插层剂对钠基蒙脱土进行有机化处理，使蒙脱土层间距扩大,并采用TEM, XRD等手段对有机蒙脱土的结构与性质进行了表征。

Abstract:
Polymer /MMT nanocomposite is a new class of material. They can attain excellent mechanical properties, thermal stability and   barrier properties at lower clay content. Their potential applications include film, food packing, components in electrical parts, automobile and airplane.
In this thesis, The organic montmorillonite is prepared by ion-exchange reaction at the interlayer surfaces of Na-montmorillonite.The influences of different parameters on the ion-exchange reaction are studied.The results imply that it is easier to intercalate polyacrylamide melt into montmorillonite interlayer and to increase the interlayer distance of montmorilIonite by the hexadecyl trimethyl ammonium bromide (HTAB).The bset time of reaction time is four hour,the speed of mix round is 300 r/min ,and 80 degree centigrade is the best temperature of reaction.
Exfoliated polyacrylamide /montmorillonite nanocomposite was prepared by in-situ intercalation and copolymerization. HTAB was used to modify Na-montmorillonite (Na-MMT) and the interlayer spacing of MMT was increased by the HTAB. The structure of organic MMT obtained was then characterized by XRD and TEM.

关键词：聚丙烯酰胺；蒙脱土；插层；纳米复合材料
Keywords：polyacrylamide;  montmorillonite;  intercalation;  nanocomposite

目   录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 II
目录 III
1  绪论 1
1.1  聚合物基纳米复合材料 1
1.2  聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料 1
1.2.1  层状硅酸盐的结构特征及其表面修饰 2
1.2.2  蒙脱土结构及其有机化处理 2
1.2.3  蒙脱土片层间距的测定方法 3
1.2.4  插层复合法纳米复合材料的制备 3
2  实验部分 5
2.1  试验材料和试剂 5
2.1.1  硝酸银溶液的配制 5
2.2  实验仪器 5
2.3  蒙脱土的预处理 5
2.4  有机蒙脱土的制备 6
2.5  聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料的制备 6
2.6  X射线衍射分析(XRD) 6
2.7  复合纳米材料结构分析 7
2.8  不同含量引发剂对纳米复合材料的影响 7
2.9  膜制备方法的探索和尝试 7
3  结果与讨论 9
3.1  蒙脱土的结构特点 9
3.2  蒙脱土的插层机理 9
3.3  有机蒙脱土在DMAC中的分散结果比较 10
3.4  X射线衍射分析(XRD) 10
3.4.1  改性时间对有机蒙脱土层间距的影响 11
3.4.2  改性温度对有机蒙脱土层间距的影响 11
3.4.3  搅拌速率对有机蒙脱土层间距的影响 12
3.5  聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料对蒙脱土的技术要求 13
3.6  聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料的结构与性能 14
3.6.1  聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料的结构及表征 14
3.7  聚丙烯酰胺/蒙脱土微表面扫描电镜分析 16
3.8  不同含量引发剂对纳米复合材料的分析 17
3.9  膜制备方法的分析 17
4  总结和展望 18
4.1  总结 18
4.2  聚合物/蒙脱土纳米复合材料应用前景的展望 18
致   谢 20
参考文献 21