【碩士】凹凸棒土及其復(fù)體系的制備及性能研究

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　　【碩士】凹凸棒土及其復(fù)體系的制備及性能研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：東華大學(xué)　　學(xué)位年度：2009　　 近年來，聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料是以聚合物為基體、填充納米尺度的無機(jī)顆粒所形成的高分子復(fù)合材料，能將無機(jī)物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、可加工性完美地結(jié)合，表現(xiàn)出良好的力、熱等特性，具有重要的實(shí)用價值。凹凸棒土(Attapulgite，簡稱AT)是一種具有纖維狀結(jié)構(gòu)的水合鎂鋁硅酸鹽。AT晶體形狀為纖維狀，其理想分子式[M95Si8020(OH2)4•4H20]。纖維長約O．5一lgm，直徑50rim，長徑比為20：1。聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)是重要的高分子工程材料。PS原料易得、性能好、成本低，主要缺點(diǎn)是耐熱性差，脆性大。PU具有諸多優(yōu)良特性，已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，然而熱穩(wěn)定性能和力學(xué)性能有待進(jìn)一步改善。為了克服PS和PU的缺點(diǎn)，我們通過原位聚合的方法制備了PS／AT、PU／AT、PU／PS和AT／PU／PS互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物：　　1)采用原位聚合的方法成功地制備了PS／AT納米復(fù)合材料。從TEM圖可觀察到AT不規(guī)則分散在PS基體中，DSC和DMA結(jié)果顯示PS和AT之『自J存在相互作用，從而使得復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和玻璃化溫度較純PS都有明顯提高。TGA結(jié)果顯示隨著AT含量的逐漸增大，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性得到改善。并且用Coats．Redfern方程描述了PS／AT納米復(fù)合材料的熱降解性能，結(jié)果表明：熱分解活化能隨著AT含量的增加而提高。　　2)采用原位聚合的方法成功地制備了PU／AT納米復(fù)合材料。SEM觀察表明AT能以納米級別分散在PU基體中。DMA結(jié)果顯示AT的加入使PU／AT復(fù)合材料的儲能模量和Tg向高溫移動，在整個溫度范圍內(nèi)明顯高于純PU，并且由理論計算得出AT的加入增加了PU分子鏈的物理交聯(lián)密度，提高了氫鍵斷裂活化能。由于AT表面豐富的硅羥基能夠與PU的硬段發(fā)生相互作用，增強(qiáng)了高分子間的鍵合力，從而提高了聚氨酯材料的拉伸斷裂強(qiáng)度，并且在一定范圍內(nèi)提高了PU／AT納米復(fù)合材料的斷裂伸長，從而AT能提高PU／AT納米復(fù)合材料的力學(xué)性能?！　?)采用原位聚合的方法成功地制備HPU／PS．IPNs(互穿網(wǎng)絡(luò))復(fù)合材料。2．羥乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)為端基的聚氨酯(HPU)由聚四氫(PTMG)，二異氰酸酯(TDI)和HEMA聚合而成。在偶氮異丁腈(AlaN)引發(fā)作用下，HPU與單體苯乙烯(St)聚合成HPU／PS．IPNs。SEM與DMA測試顯示，HPU／St為50／50時形成的網(wǎng)絡(luò)牛各組分相容性最好。力學(xué)測試結(jié)果表明，HPU／PS．IPNs在HPU／St為10／90時，其拉伸強(qiáng)度比純PS提高了164％?！　?)采用原位聚合的方法成功地制備AT／HPU／PS．IPNs復(fù)合材料。凹凸棒土(AT)經(jīng)過提純，在超聲波的作用下均勻分散在苯乙烯單體中，再加入聚氨酯大單體與引發(fā)劑AIBN，制備凹凸棒土(AT)／聚氨酯大單體／苯乙烯(PU／PS．IPNs)復(fù)合材料。SEM觀察表明AT能以納米級別分散在HPU／PS．IPNs基體中。DMA結(jié)果顯示AT的加入使HPU／PS．IPNs復(fù)合材料的儲能模量和Tg向高溫移動。力學(xué)測試結(jié)果表明，AT／HPU／PS．IPNs復(fù)合材料比HPU／PS．IPNs具有更高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度?！　?

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