有机蒙脱土的复合插层及分散性研究
插层-分解法制备联二脲／蒙脱土新型复合材料
插层蒙脱土新型复合材料。采用 Ｘ Ｄ、 Ｒ ＮＭＲ、 Ｇ Ｄ Ａ、Ｒ等手段对新材料进行 了表征 。结 果表 明， 氮二 甲酰胺 Ｔ －Ｔ Ｉ 偶 进入 了蒙脱土层板 间， 经分解后 以联二脲形 式存 在 ； 脱土 层板 间距 由 １２ ｎ 蒙 ．５ ｍ增大 至 １ ９ ｍ； ．５ｎ 新型 复合发泡 剂 中有机 物的质量分数 约为 １ ． ％。考察 了温度 、 ６４ 酸碱性 以及复 合分 散剂 中水含量等制备 条件对 插层效果 的影响 。
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第 ３ 卷 第 ６期 ３
２０ ０ ６拒
北 京 化 工 大 学 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＢＥＩＩ Ｊ ＮＧ ＵＮＩ ＲＳＴＹ ＶＥ Ｉ ＯＦＣＨＥＭ Ｉ Ａｌ Ｃ ＴＥＣ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖｏ ． ３ １３ ，Ｎｏ ６ ． ２０ ０６
Ｅ ｍａｌ Ｕ Ｃ ＠ ｍａｌｂ ｃ ．ｄ ｃ — ｉ ：ｇ Ｏ Ｘ ｉ ｕ ｔｅ ｕ．ｎ ．
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第 ６期
郭灿雄等 ： 插层一 分解法制备联二脲／ 蒙脱土新型复合材料
・
．
４ ・ ７
比物 ， 使样 品 从 室 温 线性 升 温 至 ６０℃ ； Ｖ一０ ０ Ａ ３０核
１ 实验 部 分
１ １ 有机蒙脱土的制备 ． 将钙基蒙脱土（ 辽宁阜新知足山钙基蒙脱土， 阳
收稿 日期 ： ０ ４０ —６ ２ ０ —５２
日本理 学 Ｄ ＭＡｘ２ ０ ／ 一５ ０型 ｘ射线 粉末衍 射 仪 ， 辐射管 电 压 ４ ｋ 管 电流 ５ ｍＡ， ０ Ｖ， ０ 扫描 速 度 １（） 。／ ｍｉ， ｎ 扫描 范 围 ３ ０～１。德 国 Ｖｅｔｒ２ Ｂｕ ｅ） ．。 ０； ｃｏ２ （ ｒｋｒ型 傅里 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 ， 描 范 围 ４０ 扫 ００～ ４０ ０
新型有机蒙脱土的制备、结构表征及其分散性
新型有机蒙脱土的制备、结构表征及其分散性
王毅;冯辉霞;雒和明;张建强;杨瑞成
【期刊名称】《河南化工》
【年(卷),期】2006(23)7
【摘要】采用十二烷基磺酸钠及十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土进行了一次、二次插层改性,红外光谱和X射线衍射表明,两种有机插层剂均已进入蒙脱土的层间,有机蒙脱土的层间距由1.22 nm增加到3.64nm;沉降实验结果表明这种改性蒙脱土在有机介质中表现出很好的分散性.
【总页数】4页(P8-11)
【作者】王毅;冯辉霞;雒和明;张建强;杨瑞成
【作者单位】兰州理工大学,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃,兰州,730050
【正文语种】中文
【中图分类】TQ050.43
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4.聚乳酸/有机蒙脱土纳米复合材料的制备及结构表征 [J], 冯辉霞;赵丹;张国宏;邱
建辉;邵亮;赵阳;王毅
5.新型超分散有机蒙脱土的制备和表征 [J], 彭少贤;赵西坡;张燕;应继儒;李学锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
聚丙烯／有机蒙脱土／滑石粉纳米复合材料的制备与性能研究
Ｓｔ ｙ ｏ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ａ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｕｄ ｎ Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｎｄ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆＰＰ／ＯＭ Ｍ Ｔ／Ｔａ ｃ Ｎａ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ｌ ｎｏ ｏ ｓｔ
ＺＨＡＮＧ ｉ Ｋａ ， ＺＨＡＮＧ ａ —ｕ。 ＺＨＯＵ ｅ ， ＤＩ Ｘｉｎｇ ｆ ， Ｗ ｎ ＮＧ ｎ ， ＴＡＮＧ ｈ ｎｇ ｆ ，ＳＯＮＧ Ｐｅ ｇ Ｓ ｅ —ｕ Ｎａ
Ａ ｓ ａ ｔ Ｐ ｌｐｏ ｙ ｎ （ Ｐ ／ ｒａ ｉ ｍ ｎｍｏｉｏ ｉ （ ＭＭＴ）ａ ｄ Ｐ ／ ＭＭＴ Ｔ ｌ ｎ ｎｃｍ ｏｉ ｂｔ ｃ ： ｏ ｒｐｌ ｅ Ｐ ） ｏｇｎｃ ｏ ｔ ｒｌ ｔ Ｏ ｒ ｙ ｅ ｌｎ ｅ ｎ Ｐ Ｏ ／ ａｃ ａ ｏｏ ｐ ｓｅ ｔ
ｗｅ ｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｍｅ ｎｓｏ ｉｅ ｔｍｅ ｔｂ ｅ ｄ ｎ ｙ ｕ ｅ ｏ ｗｉ — ｃｅ ｅ ｔｕ ｅ ， ｗｉ ｓｔ ｅ ｒ ｓｎ， Ｔ ｌ ｎ ｒ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ａ ｆｄ ｒ ｃ ｌ。 ｌ ｎ ｉ ｇｂ ｓ ｆｔ ｎ ｓ ｒ ｗ ｘｒ ｄ ｒ ｔ ＰＰ ａ ｈ ｅ ｉ ｈ ａ ｃａ ｄ
（ ．上海普利特复合材料股份有限公 司 ，上海 ２ １０ ；２ １ ０ ７０ ．上海大学纳米科学与技术研究 中心 ，上海 ２ ０ ４ ） ０４ ４ 摘要 ：采用双螺杆挤 出机直接熔 混的工艺 ，以聚丙烯 （ Ｐ Ｐ ）为基体树脂 ，以滑石粉 （ ａｃ Ｔ ｌ）和经有机改性的蒙脱 土 （ ＭＭ ） 为填料 ，以马来酸酐接 枝聚丙烯 （ Ａ ｇＰ ） 为相容剂 ，分 别制备 了 Ｐ ／ ＭＭＴ和 Ｐ ／ ＭＭ ／ ａ 纳 Ｏ Ｔ Ｍ Ｈ—－Ｐ ＰＯ Ｐ Ｏ Ｔ Ｔｌ ｃ 米复合材料。结果表 明，所得 Ｐ ／ ＭＭ Ｐ Ｏ Ｔ复合材料为蒙脱 土剥 离或部分 剥离的纳米 复合 材料 ；Ｐ ／ ＭＭ ／ ａ 复合材 Ｐ Ｏ Ｔ Ｔｌ ｃ 料的性能优 于两种填料分别填充改性的 Ｐ Ｐ材料 ，且分散及改性 效果基本 没有互相影 响 ；与传统 Ｐ ／ ａ ＰＴｌ ｃ复合材 料相
插层聚合中蒙脱石的有机化研究
Ｃ ｉ ｉａ ｇ， ｈ ｎ ｉｏ ｏ ｇ ｕ ｊ ｎ Ｚ ａ ｇＸ ａ ｈ ｎ Ｂｉ
２ Ｇｕｎ ｄ ｎ ｉｅｓｙｏ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｇ ａｇ ｈ ｕ５ ９ ， ｈｎ ） ． ａｇｏ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ， ｕ ｎ ｚｏ ０ ０ Ｃ ｉａ ｉ Ｔ １ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍ ｏ ｔ ｏ ｉ ｏ ｉ ｓ ｄ ｉ ｎ ｅ ｃ ｌｔ ｎ Ｐｏｙ ｅ ｉａｉ ｎ ｗ ａ ｏ ｓｒ ｃ： ｎ ｍ ｒ ｌ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｉ ｔｒ ａａ ｉ ｌ ｍ ｒｚ ｔ ｓｃ ｍｍ ｏ ｌ ｒ ａ ｉ ｍ ｏ ｉｉａ ｅ ． ｒ ａ ｉ ｏ ｉ ｖ ｎｗ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｙ ｉｏ ｇ ｎｃ ｎ ｇ ｔ ｅ ｌ ｅ ｎ ｏ ｏ ｎ ｙ ｏ ｇ ｎｃ ｄ ｆｃ ｔ ｄ Ｏ ｇ ｎ ｃｐ ｓｔ ｅｉ ｓｅ ｃ ａ ｇ ｄ ｂ ｎ ｒ ａ ｉ ｅ ａ ｉ ｉ ｏ ｖ ｉｎ ｈ ｉｔｎ ｅ ｏ ｏ ｔ ｏ ｉ ｏ ｉ ｔ ｒ ｙ ｒｗ ａ ｃ ｅ ｓ ｄ ａ ｄ ｏ ｇ ｎ ｃ ｍ ｏ ｅ ｕ ｅ ｎ ｅ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｉｔ ｒ ｙ ｒ Ｏｎ ． ｔｐ ｉｔｒ ａ ａｉ ｎ ｍ ｅｈ ｄ ｗａ ｓ ｄ ｄ ｒｎ ｈ ｏ ｔ ｅｄ ｓａ ｃ ｆ Ｍ ｎ ｍ ｒｌ ｎ ｔ ｉ ｅ ｌ ｅ ｓｉ ｒ ａ ｅ ｎ ｒ ａ ｉ ｌｃ ｌｓｅ ｔ ｒ ｄ ｉ ｔ ｈ ｎ ｅｌ ｅ ． ｅ ｓｅ ｎ ｅ ｃ ｌｔ ｔ ｏ ｓ ｕ ｅ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｌ ｅｎ ａ ｎ ａ ｏ ｏ ｇ ｎ ｃｐ ｏ ｅ ｓｎ ｆｍ ｏ ｔ ｒｌ ｎ ｔ ． ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｍ ｏ ｔ ｒｌ ｎ ｔ ｓｏ ｇ ｎ ｃ ｍｏ ｉ ｃ ｔｄ ｂ ｏ ｓｅ ｎｅ ｃ ｌｔ ｎ ｍ ｅｈ ｄ ｔ ｅ ｅ ｆｃ ｆｏ ｅ ｓｅ ｔｒ ａ ａｉ ｎ ｒ ａ ｉ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｏ ｎ ｍｏ ｉ ｏ ｉ Ｉ ｈ ａ ｅ， ｌ ｅ ｎ ｍｏ ｉ ｏ ｉｅｗａ ｒ ａ ｉ ｄ ｆ ａｅ ｙ ｔ —ｔｐ ｉｔ ｒａ ａｉ ｔ ｏ ， ｈ ｆｅ ｔ ｎ —ｔｐ ｉ ｅ ｃ ｌｔ ｌ ｉ ｗ ｏ ｏ ｎ ｏ
蒙脱土插层纳米复合材料改性涂料研究
摘
要 ：采用双子季铵盐 （ｅ ｉｉ Ｇ ｍｎ Ｃ６ ）表 面活性 剂和十六烷基 三甲基溴化铵 （Ｔ Ｂ Ｃ Ａ ）表 面活
性 剂 分 别与 钠 基 蒙脱 土 （ ａ ＭＭＴ 进 行 阳 离子 交换 后 ，制 备 了新 的有 机 蒙脱 土 （ｅ ｉｉ 『 Ｎ— ） Ｇ ｍｎ Ｃ ＭＭＴ和 Ｃ ＡＢ ＭＭＴ ，通过 ｘ 线衍 射 （ Ｄ 、透射 电镜 （Ｅ Ｔ — ） 射 ＸＲ ） Ｔ Ｍ） 等 对有 机 蒙脱 土进 行表 征 并 对其 分 散 性做 了测试 。 又用 蒙脱 土插 层 纳 米 复合 材 料 改性 水性 涂 料 ，并进 行 了性 能 测试 表征 ，
层 剂异 丙醇 ，恒 定 温度反 应 ３ 后 可得 到分 散 均匀 ｈ
的蒙脱 土插层 改性 纳米浆 料 。
耐磨性等） 、阻隔性 、耐热性 、阻燃 等多方面的
性 能都 得到 显著提 高 本 研 究 用 一 种 新 型 的 双 子 季 铵 盐 （ ｅ ｉｉ Ｇ ｍｎ
ｃ） 。和十六烷基三甲基溴化铵（ Ｔ Ｂ 分别与钠基 ＣＡ ）
土 可分 离 成 片 层 ，径／ 比一 般 为 ２０ 厚 ５ ，最 大可 达 １０ ，因此 具 有极 高 的 比表 面积 ，从 而 赋 予 复合 ００ 材料 优异 的增强性 能 。 蒙脱 土 由于有 大 的 比表 面 积 、很 强 的 阳离 子
收稿 日期：０ １ ２ ８ ２ １— —
蒙脱土的亲水性是 由于其层问有水化的无机 离子【 为了确保在制备纳米复合材料 中聚合物 ７ ｌ 。 和蒙脱土有良好的相容性 ，将蒙脱土有机化改性
公 司 的 Ｓ ＴＱ ０ 型 热重 分 析 仪 ，扫 描 温 度 范 围 Ｄ ６０ ３ — ０￣ ０ ５０Ｃ，升温速 率 １￣／ ｉ，在氮气 氛 中进行 。 ０Ｃｒ ｎ ａ
聚丙烯_蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究(1)
211 X射线衍射 (XRD )分析
21111 有机蒙脱土的 XRD 分析 图 1是钠基蒙脱土以及有机蒙脱土的 XRD 谱
图 。由曲线 a可以看出 , Na2MM T的衍射峰出现在 2θ约为 7121°处 , 其对应的层间距为 1122nm; 由 曲线 b可以看出 OMM T2O 的衍射峰向小角方向移
图 3是含 OMM T2D 的纳米复合材料的 XRD 谱 图 。从曲线 a 和曲线 b 可以看出 PP /OMM T2D 与 PP / PP2g2MAH /OMM T2D 的 谱 图 相 差 不 大 , 说 明 PP2g2MAH的加入 , 对增加 OMM T2D 的层间距作用 不明显 。
图 3 PP /OMMT2D 和 PP / PP2g2MAH /OMMT2D 复合材料 XRD 谱图
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserve合材料的制备与性能研究
间距进一步增大 。由图 2的曲线 c和曲线 d可以看 出 , 当 加 入 10w t% 的 PP2g2MAH 后 , PP / PP2g2 MAH /OMM T2O 的谱图上 , 较低角度的衍射峰已经 消失 , 较大角度的衍射峰的强度也明显减弱 , 说明 PP2g2MAH的加入 , 部分蒙脱土片层已经产生剥离。
图 1 钠基蒙脱土以及有机蒙脱土的 XRD 谱图
21112 聚丙烯 /蒙脱土复合材料的 XRD 分析
图 2 PP及其复合材料 XRD 谱图
图 2是 PP及 PP与蒙脱土复合材料的 XRD 谱 图 。图 2的曲线 b 与图 1 的曲线 a 比较后可以看 出 , PP /Na2MM T与 Na2MM T的衍射峰位置几乎没 有改变 , 这是因为 PP 很难插入到 Na2MM T层间 。 从图 2的曲线 c可以看出 , PP /OMM T2O 的 XRD 谱 图上 , 原来在 2138nm 位置的衍射峰 (见图 1b) 分 裂成两个峰 , 其对应的层间距分别为 3182nm 和 1190nm。说明熔融共混时聚丙烯的部分分子链已 经成功地插入到了 OMM T2O 的片层之间 , 使其层
新型有机蒙脱土的制备、结构表征及其分散性
新型有机 蒙脱土的制备 、 结构表征及其分散性／ 王
毅等
・２ ３・ ０
新 型 有机 蒙 脱 土 的 制备 、 结构 表 征 及 其分 散 性
王 毅 ， 辉 霞 ， 亚彬 杨 瑞 成 冯 赵 ，
（ 兰州理工大学石油化工学 院 ， 兰州 ７ ０ ５ ； ３０ ０ 兰州理 工大学材料科学与工程学 院， 兰州 ７ ０ ５ ） ３０ ０ 摘 要 采用十六烷基氯化吡啶及 乙酸镍 对蒙脱土进行 了一 次、 次插层 改性 ， 二 对样品进 行 了红 外光谱 、 Ｘ射 线
衍射 分析和沉降 实验 。结果表明 两种插层 剂均 已进入 蒙脱 土的层 间 ， 有机 蒙脱 土的层 间距 由 １０ ｌ 增 加到 ２ ２ ． ４ｎ ｌ Ｔ ．１ ｎ ｌ改性蒙脱土在有机介质 中表现 出很好 的分散 性 。该 实验 结果证 明， 用二 次插 层扩 大层 间距和 配位作 用引入新 ｌ， Ｔ 利
是 由 １片铝 氧八 面体夹在 ２片硅 氧 四面体 之 间 ， 共用 氧原子 靠
１２ 试 样 的制 备 ．
（ ） 次插 层 土 的 制 备 １一 ５ 原土加入 ２０ 蒸馏水， ｇ ０ｍｌ
加热至一定 温度 ， ０ ２ ｌ Ｌ 用 ． ｍｏ ・ － 盐酸调节 ｐ 搅拌一段时 间， Ｈ，
而形成 的层 状结 构 。这种 四面体和八 面体 的紧密堆积结构使其 晶格排 列高度有序 ， 有很高的刚性 ， 具 层间不易滑移 。粘土的表 面特性 ［ 和聚合物与粘 土的相 容性 问题是 制备 聚合物／ 土 纳 ８ ］ 粘 米 复合材料时必须关注 的两个 问题 。为改善层状硅酸盐在聚合 物 中的分散性 ， 使蒙脱土层间 由亲水转变 为疏 水 ， 降土纳米 复合材 料受到 了各 国学者 的
蒙脱土复合材料的研究
２１ 可制备性能 ．
Ｐ ６ Ｍ ，Ｏ Ｍ Ａ ，Ｍ Ｔ Ｍ Ｔ在 ８ ℃下用恒温干燥箱干 ０ 燥 １ ｈ 。再将蒙脱土和 Ｐ ６按不同配 比在双螺 ２ 后 Ａ 杆挤 出机上挤 出，造粒 ，挤出机各段温度分别为 ：
喷 嘴 ２０ｏ、一 段 ２０ｏ ２ Ｃ ３ Ｃ、二 段 ２０ｏ ３ Ｃ、三 段 ２０ ２ ℃ 、四段 ２０ｏ ２ Ｃ、五段 ２０ｏ ０ Ｃ、六 段 １０ｏ ８ Ｃ，干燥
为了研究插层前、后蒙脱土层的间距变化和蒙 脱土改性对聚合物插层 的影响 。采用 ｘ ａ 衍射 —ｒ ｙ 扫描仪连续扫描 。Ｃ ｋ 辐射 ，Ｎ 滤波 。辐射 管电 ｕａ ｉ
压 ４ Ｖ，管 电 流 ３ Ａ，入射 波 长 （ ） ０１４２ ０ｋ ０ｍ Ａ 为 ． ５
存在阻燃性和耐热性不强、吸水率不高等缺点 ，因
Ｍａ— Ｒ 型 ， １ ｘ Ａ ３本 Ｒｇｋ ｉａｕ公 司 ； 透 射 电 镜 ， Ｊ Ｍ １０ Ｅ 型 ， Ｅ 本 Ｊ Ｏ Ｅ － ２０ ｔ Ｅ Ｌ公 司 ； 扫 描 电 镜 ， Ｊ Ｍ ２０ Ｅ Ｅ 一 ００ ｘ型 ， 日本 Ｊ Ｏ Ｅ Ｌ公 司 。 １２ 样 品制 备 －
２ 结果 与讨论
子显微镜 ，观察复合材料燃烧后所成炭渣的微观结 Ｐ６ Ａ 与蒙脱土复合材料是近年来高分子材料科
学 中发展 十分 迅速 的新 领域 。 由于其 具有 耐 磨 、韧 构。 １３２ ｘ射 线衍射 ．．
性、自润滑性 、耐化学品和耐油等特性得到了越来 越广泛的应用 。产量居五大通用塑料之首 ，但它也
综合 ｘ射线衍射和透射 电子显微镜分析 。证实
了插层剂可以扩大蒙脱土层 间距 ，是因为有机胺链 进入了蒙脱土片层间 ，所以有机改性剂的加入降低
了蒙脱土片层的表面张力 ，增加 了聚合物与蒙脱土 片层 的相容性 ，使得聚合物可以插入改性蒙脱土片
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第36卷第8期2008年8月化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 136No 18・89・作者简介:李风起(1962-),女,青岛科技大学副教授,硕士,主要从事表面活性剂的应用、复合材料的研究。
有机蒙脱土的复合插层及分散性研究李风起(青岛科技大学,青岛266042)摘 要 以钠基蒙脱土(MM T )为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB )和己内酰胺为插层剂制备了复合插层有机蒙脱土(OMM T )。
红外光谱分析(IR )、热重分析(T GA )和X 射线衍射分析(XRD )表明,有机插层剂已进入蒙脱土的层间,CTAB/己内酰胺复合插层有机蒙脱土的层间距大于单阳离子CTAB 插层有机蒙脱土的层间距。
Molau 实验结果表明,这种有机蒙脱土在有机介质中表现出很好的分散性。
关键词 有机蒙脱土,季铵盐,己内酰胺,插层剂Preparation and characterization of multi 2insert layer organophilicmontmorillonite and its dispersibilityLi Fengqi(Qingdao University of Science &Technology ,Qingdao 266042)Abstract The multi 2insert layer organophilic montmorillonite was prepared f rom Na 2MM T 、cetyltrimethyl ammo 2nium bromide (CTAB )and caprolactam.The spectroscopic analysis (IR )、T GA and X 2ray diff raction (XRD )showed that the organic reagent had.Intercalated into the layers of MM T ,and the interlayer spacings of the organophilic montmorillon 2ite modified by compound surfactants were larger than that of the CTAB modified organophilic montmorillonite.Molau ex 2periment result showed that the organic MM T had good dispersibility.K ey w ords organophilic montmorillonite ,hexadecyltrimethylammonium caprolactam ,intercalant 通常制备聚合物/粘土纳米复合材料时必须对蒙脱土表面进行改性,对此,国内外报道较多的是利用有机季胺盐阳离子与蒙脱土层间的阳离子进行离子交换后,阳离子部分附着在硅酸盐片层上,有机部分留在层间,从而使层间距增大,同时改善了层间微环境,使蒙脱土层间由亲水疏油性变为亲油疏水性,提高复合材料中有机相与无机相的相容性,利于单体或聚合物插入蒙脱土层间形成复合材料。
但是用单一的季胺盐阳离子表面活性剂改性蒙脱土不仅成本较高,且与一些树脂之间的相容性较差,因而难形成插层型或剥离型复合材料[122]。
作者曾采用不同方法对蒙脱土进行插层改性[3],取得了较好的效果。
在此基础上,本方法采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB )和己内酰胺对蒙脱土进行复合改性,优选出适当配比的复合插层剂制备有机蒙脱土,提高其与尼龙6的相容性,以利于单体或聚合物插入蒙脱土层间形成复合材料。
1 实验部分1.1 主要原料和试剂钠基蒙脱土(MM T ),阳离子交换容量(CEC )95mmol/100g ;十六烷基三甲基溴化铵(CTAB ),分析纯,山东济宁化工研究所;乙醇,分析纯,烟台三和化学试剂有限公司;己内酰胺,化学纯,国药集团化学试剂有限公司;氨基己酸,生化试剂,上海三爱思试剂有限公司;高纯氮,青岛合利气体有限公司提供。
1.2 有机蒙脱土的制备取310g 蒙脱土加入120mL 去离子水中加热至80℃搅拌30min ;十六烷基三甲基溴化铵(CTAB )和己内酰胺按一定配比溶于30mL 去离子水中,在高速搅拌下加入到蒙脱土/水混合液中,80℃搅拌4h ,室温静置过夜(得到白色絮状沉淀);过滤沉淀,用50%的乙醇水溶液洗涤至无Br -(011mol/mL AgNO 3检验),抽滤沉淀后于80℃下烘干后即得复合改性的有机蒙脱土。
113 尼龙6/蒙脱土复合材料的制备将改性前后的蒙脱土按不同的重量配比与高聚物单体ε2己内酰胺充分混合,加入适量62氨基己酸(相当于ε2己内酰胺的9%)作为催化剂,在N 2保护下进行插层开环聚合反应,制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料。
通过Molau 实验考察蒙脱土在尼龙6中的分散性和相容性。
2 测试与表征2.1 有机蒙脱土的红外光谱表征采用美国Thermo Nicolet 公司的Nicolet F TIR 2430型红外光谱仪,样品与K Br 混匀压片,扫描范围400～4000cm -1。
图1为钠基蒙脱土的红外光谱图,改性后的有机蒙脱土的红外光谱分析结果如图2所示。
与图1比较,改性后的蒙脱土(OMM T )的红外谱图上既有蒙脱土的特征峰:1032cm -1为Si 2化工新型材料第36卷O 伸缩振动峰,600～400cm -1处为Al 2O 和Si 2O 的弯曲振动峰,又出现了季铵盐和酰胺的特征峰:2867cm -1和2941cm -1处出现的强吸收峰为2CH 3和2CH 2的伸缩振动吸收峰,3300cm -1和1541cm -1处为N 2H 吸收峰,1640cm -1处为C =O伸缩振动峰。
可见复合插层剂已结合在蒙脱土的片层上。
2.2 蒙脱土的X 射线衍射(XR D)表征蒙脱土中整齐有序的硅酸盐片层在XRD 图上会出现对应的衍射峰,根据Bragg 方程2dSin θ=n λ(其中d 为层间距,θ为入射角,λ为入射X 射线的波长,n 为衍射级数),可以算出蒙脱土的层间距。
层间距越大,越有利于单体或聚合物的插入。
表1分别给出了原蒙脱土(1#)和经过CTAB 处理后的蒙脱土(2#),以及经过CTAB 和己内酰胺复合处理后的蒙脱土(3#)的XRD 分析结果。
由表可看出,CTAB 插层和CTAB/己内酰胺复合插层都导致层间距的扩大,复合插层层间距比单一阳离子层间距要大。
这可能是由于CT AB 与蒙脱土进行阳离子交换后,使蒙脱土层间微环境由亲水性变为亲油性,在这种环境下,己内酰胺的C =O 与蒙脱土层间的2O H 形成氢键,从而将己内酰胺分子引入蒙脱土层间,进一步将层间距撑大。
表1 蒙脱土和有机蒙脱土的XR D 测试数据样品1#2#3#2θ/(°)d 001/nm7.101.243.902.262.863.082.3 蒙脱土的热重分析(TG A)实验采用Shimadzu T GA 250热重分析仪,N 2保护,升温速度20℃/min 。
图3为钠基蒙脱土和复合插层有机蒙脱土的热重分析曲线,横坐标为加热温度,纵坐标为样品的质量保持率。
由图可看出,在100℃左右时钠基蒙脱土和有机蒙脱土都有一些失重,蒙脱土中含有少量吸附水和结合水所致。
当升温到270℃时,有机蒙脱土层间的有机物开始分解,重量急剧下降,出现明显的失重;而钠基蒙脱土在超过500℃才开始热分解,同时晶层发生坍塌,导致失重。
由于实验已用乙醇水溶液多次洗涤除去游离在蒙脱土表面的有机物,所以由此也可以看出插层剂的确已负载到了蒙脱土片层间。
图3 蒙脱土和有机蒙脱土的热失重曲线图(1-蒙脱土,2-有机蒙脱土)2.4 分散性实验蒙脱土在高分子聚合物基体中的分散程度直接影响复合材料的性能,所以蒙脱土表面改性的目的是为了提高其在聚合物基体中的分散性和相容性。
在氨基己酸存在下开环缩聚制备尼龙6并以蒙脱土和有机蒙脱土质量分数为2%制备尼龙6/蒙脱土复合材料,通过Molau 实验考察蒙脱土在尼龙6中的分散性和相容性。
两周后发现,纯尼龙6的甲酸溶液透明,未处理的蒙脱土制备的尼龙6/蒙脱土复合材料的甲酸溶液出现明显沉淀。
单阳离子CTAB 处理后的蒙脱土制备的尼龙6/蒙脱土复合材料的甲酸溶液为浑浊液,但试管底部有少许沉淀。
复合插层后的蒙脱土制备的尼龙6/蒙脱土复合材料的甲酸溶液也为浑浊液,但几乎未见沉淀。
说明有机蒙脱土在尼龙6中分散性明显好于钠基蒙脱土;而且复合插层后的蒙脱土由于己内酰胺的存在与尼龙6有更好的相容性。
3 结 论用CTAB 和己内酰胺复合插层制备的有机蒙脱土的层间距比单一阳离子表面活性剂CTAB 插层制备了有机蒙脱土的层间距要大。
Molau 实验表明,经有机化改性后的蒙脱土在有机相中的分散能力显著提高,且复合插层制备的有机蒙脱土比单一CTAB 插层制备的有机蒙脱土与尼龙6有更好的相容性。
参考文献[1] 潘祥江,张勇,李明,等.蒙脱土的有机复合改性及其表征[J ].塑料工业,2005,2:54257.[2] Sinha Ray S ,Okamoto M.Polymer/layered silicate nanocom 2posites :a review form preparation to processing [J ].Prog Polym Sci ,2003,28:153921641.[3] 李风起.微波法制备有机蒙脱土及其结构表征[J ].化学工业与工程技术,2007,5:9211.收稿日期:2008201224・09・。