聚合物有机修饰无机层状物纳米复合材料的制备、结构及性能研究

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1、摘要第一部分：聚合物／聚苯乙烯季铵盐修饰蒙脱土纳米复合材料的制备与性能测试本部分主要包括以下内容：1聚苯乙烯季铵盐修饰蒙脱土的制备及其表征利用阴离子聚合制备了不同分子量的氯甲基化聚苯乙烯，同时还利用自由基共聚和聚苯乙烯氯甲基化两种方法制备了氯甲基化聚苯乙烯，而后将氯甲基化聚苯乙烯与三甲胺反应制备出相应的聚苯乙烯季铵盐，最后将聚苯乙烯季铵盐与蒙脱土进行离子交换制备出聚苯乙烯修饰蒙脱土。通过GPC、FT-IR、XRD、TGA、NMR以及TEM等多种实验手段对聚苯乙烯季铵盐及其有机修饰蒙脱土进行了表征。TGA实验结果表明：阴离子聚合法制备的聚苯乙烯季铵盐及其修饰蒙脱土的

2、起始降解温度最高。通过XRD和TEM对不同质／荷比的季铵盐修饰蒙脱土进行了研究，结果表明：季铵盐的质／荷比与蒙脱土的插层与剥离有较大的关联，质／荷比越大，所修饰的蒙脱土片层层间距越大。2尼龙6／聚苯乙烯修饰蒙脱土纳米复合材料的制备与性能测试将不同分子量的聚苯乙烯修饰蒙脱土分别与尼龙6熔融共混制备了尼龙6／聚苯乙烯修饰蒙脱土纳米复合材料，研究了聚苯乙烯分子量和蒙脱土含量对复合材料的热性能、力学性能的影响。运用了XRD、TGA和HDT对复合材料的结构以及热性能进行了表征，并对复合材料的力学性能进行了测试。实验结果表明：(a)聚苯乙烯修饰蒙脱土改变了尼龙6的结晶行为；(

3、b)在不同分子量聚苯乙烯修饰的蒙脱土中，分子量为2500的聚苯乙烯修饰的蒙脱土的尼龙6复合材料的综合性能最好，其中，复合材料的起始热降解温度和热变形温度比纯尼龙6分别提高了36oC和42oC，拉伸强度、弯曲强度和拉伸模量分别提高了13％，22％，50％；(c)在聚苯乙烯(Mn=1400)修饰蒙脱土／尼龙6复合材料中，蒙脱土含量为3wt％的复合材料具有较好的综合性能，其中起始热降解温度和热变形温度比尼龙6分别提高了32oC和33oC，拉伸强度、弯曲强度和拉伸模量分别提高了12％，18％，40％。3聚丙烯／聚苯乙烯修饰蒙脱土纳米复合材料的制备与性能测试选用分子量为25

4、00的聚苯乙烯季铵盐修饰蒙脱土与聚丙烯熔融共混制备了聚丙烯／聚苯乙烯修饰蒙脱土纳米复合材料，研究了蒙脱土含量对复合材料的热性能和力学性能的影响。运用了XRD、TGA和HDT对复合材料的结构和热性能进行了表征，并对复合材料的力学性能进行了测试。实验结果表明：聚苯乙烯修饰蒙脱土促使聚丙烯Q晶型部分向p晶型转变；聚苯乙烯修饰蒙脱土对复合材料热稳定性和耐热性影响不大；当蒙脱土含量为2wt％时，力学性能较好，拉伸强度、拉伸模量和缺口冲击强度分别提高13％，12％，20％口4聚苯乙烯／聚苯乙烯修饰蒙脱土纳米复合材料的制备与性能测试选用分子量为2500的聚苯乙烯修饰蒙脱土与聚苯

5、乙烯熔融共混制备了聚苯乙烯／聚苯乙烯修饰蒙脱土纳米复合材料，研究了蒙脱土含量对复合材料的热性能、力学性能的影响。运用了TGA和HDT对复合材料的热性能进行了表征，并对复合材料的力学性能进行了测试。TGA结果表明当蒙脱土含量为3wt％时复合材料的起始降解温度提高18oC，力学性能测试结果表明除拉伸模量有所增加外复合材料的其它性能均有所下降。第二部分：环氧丙烯酸酯／反应型修饰磷酸锆光固化材料的带

6、J备与性能测试首先利用甲胺预撑磷酸氢锆(c【．ZrP)，再用带有C=C活性官能团的季铵盐进一步插层制备了反应型修饰磷酸氢锆(O．a．ZrV)，然后将其与环氧丙烯酸酯进行光固化

7、反应制备纳米复合材料。XRD和TEM分析结果表明反应型修饰a．ZrP经光固化反应后得到部分剥离的片层结构。力学性能测试结果表明，相较于纯光固化环氧树脂，复合材料力学性能有所提高。关键词：阴离子聚合聚苯乙烯修饰蒙脱土反应型修饰磷酸氢锆纳米复合材料111AbstractParthSynthesisandpropertiesofpolymer／polystyrylmodifiedmontmorilionitesnanocompositesThecontentsofpartIincludingthefollowing：1Preparationandcharacteriza

8、tionofpolystyrylmodifiedmontmorilionitesThreepolystyrylquaternaryammoniumsaltshavebeensynthesizedfromthereactionsoftrimethylaminewithchloromethylpolystyreneswhichwerepreparedbythreedifferentmethods：free．radicalCO。polymerization，chloromethylationofpolystyreneandanionicpolymerization．Th

9、enthe