凹凸棒土_聚合物复合材料研究进展
凹凸棒粘土的结构与组成研究综述
凹凸棒粘土的结构与组成研究综述凹凸棒粘土是一种含有凹凸棒和粘土的复合材料，具有优越的力学性能和多孔性，广泛应用于航空航天、汽车制造和制鞋等工业及国防领域。
研究者们一直在寻求改善凹凸棒粘土材料的各种性能，以满足科技发展的需要。
本文旨在对凹凸棒粘土的结构、组成、性能等方面进行综述，以期为未来的研究工作提供基础依据。
首先，本文就凹凸棒粘土的结构进行综述。
凹凸棒粘土是一种新型复合材料，由一种叫做凹凸棒的小粒子和一种叫做粘土的大粒子组成，形成一种“凹凸棒粘土凹凸棒”的“三层结构”。
凹凸棒是细小的棱镜形粒子，具有耐磨、坚硬、质地细腻等特点，为凹凸棒粘土的支撑提供强度；而粘土则是一种具有高度可塑性的脆性材料，为凹凸棒粘土提供机械强度和多孔性。
接着，本文还就凹凸棒粘土的组成进行综述。
凹凸棒粘土中凹凸棒和粘土的组成可以分为水泥基凹凸棒粘土、有机凹凸棒粘土和粘接凹凸棒粘土三种。
水泥基凹凸棒粘土是一种由水泥凹凸棒和粘土制成的凹凸棒粘土，具有耐磨、耐冲击和耐蚀性好等特点，应用于电子、航空航天等领域；有机凹凸棒粘土是一种由有机凹凸棒和粘土制成的凹凸棒粘土，具有高温耐热性和高抗热性等特点，可用于制造汽车、船舶和家电等高温环境下的零部件；而粘接凹凸棒粘土则是由粘接凹凸棒和粘土制成的凹凸棒粘土，具有优越的力学性能，广泛应用于制鞋及国防领域等。
最后，本文还介绍凹凸棒粘土的性能。
由于凹凸棒粘土中凹凸棒和粘土的交互作用，凹凸棒粘土具有优良的力学性能，包括拉伸强度、抗压强度、抗搅拌强度和抗冲击性能等，可以在重力和振动的环境下工作。
此外，凹凸棒粘土还具有良好的电绝缘性和放射性稳定性，可以根据用户需求添加各种特殊性能，如耐高温、防霉变和抗老化等。
本文介绍了凹凸棒粘土的结构、组成和性能，为未来的研究工作提供了基础信息。
然而，在实际应用中，凹凸棒粘土仍面临着一些问题，比如低温时的低强度、偏聚时的低均匀性和成型时的高变形等。
因此，未来研究中还需要更多有关凹凸棒粘土性能的深入研究，以改善凹凸棒粘土性能，提升应用价值。
复合凹凸棒土的聚合物隔膜的制备及其在锂电池中的应用
第53卷第1期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 1 2024年1月 Liaoning Chemical Industry January，2024收稿日期： 2023-04-26复合凹凸棒土的聚合物隔膜的制备及其在锂电池中的应用杨庆，吴帅宾*（宜春学院 化学与生物工程学院， 江西 宜春 336000）摘 要： 在锂电池的四个主要组成部分中，隔膜的性能对电池的性能有着直接的影响。
目前，市场上广泛使用的是制备技术成熟、成本相对较低的聚烯烃类隔膜，但其存在孔隙率差、热稳定性差、电解液润湿性差等缺点，从而限制了锂电池的发展。
因此，对隔膜进行性能改善是提高锂电池性能的一项关键措施。
以聚丙烯隔膜为基质，主要采用静电吸附法在聚丙烯隔膜表面涂覆一层凹凸棒土，探讨凹凸棒土对隔膜的性能改造效果。
结果表明，当凹凸棒土质量浓度为1 mg/mL、隔膜浸渍时间为12 h 时，凹凸棒土可成功复合于隔膜表面。
此时，复合隔膜的孔隙率高达78%，电解液润湿性明显优于空白隔膜。
同时，其电化学性能也得到了明显改善。
关 键 词：凹凸棒土； 锂电池隔膜； 静电吸附中图分类号：TQ016.5+3 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）01-0074-05传统的能源供应方式，如化石燃料资源，面临着资源短缺和严重的环境污染问题[1]。
新能源的开发有助于减少我们对化石燃料的依赖，并在减少二氧化碳排放方面发挥重要作用[2-3]。
其中，锂离子动力电池由于其安全性能好、环境污染小等优点，近年来，它越来越受到关注，已成为新能源领域的重要组成部分。
锂电作为一种绿色环保的能源，不仅可以减少二氧化碳的排放，同时也是实现“双碳”战略的一个重要抓手。
锂电池由四部分组成：正极、负极、电解质溶液和隔膜。
其中，隔膜作为锂电池的重要组成部分，虽然不参与电池中的电化学反应，但其可以防止由于正、负两极直接接触所导致的短路现象，同时，由于其本身是一个多孔结构，可以通过离子和电子的传输来实现电极与电解质之间的电荷转移[4-7]。
凹凸棒粘土的结构与组成研究综述
凹凸棒粘土的结构与组成研究综述粘土是一种经常被应用于一些工业生产中的原料，特别是在建筑、冶金和农业等行业中，近年来其被广泛地用于凹凸棒膜的制备及其他应用，为了提高凹凸棒的性能和可靠性，研究者们对凹凸棒粘土的结构和组成进行了深入研究。
本文综述了近期国内外关于凹凸棒粘土的结构与组成的进展，指出了不同的组成对凹凸棒粘土的影响，总结了凹凸棒粘土结构性能的影响因素，为进一步研究凹凸棒粘土结构提供科学理论依据和参考。
首先，粘土是一种复合材料，其包括一种导电材料和一种非导电材料。
通常，由于粘土中含有大量的水分，粘土结构具有良好的孔隙形成能力，因此粘土是用于凹凸棒膜的理想原料。
凹凸棒膜是一种新型的膜结构，它具有多种优良的性能，如耐高温性、耐磨性、可靠性强以及导电性能等。
由于粘土具有多种优良的性能，因此，在研究凹凸棒粘土的结构和组成时，需要详细的深入考察。
其次，深入研究了凹凸棒粘土结构和组成。
研究表明，粘土中的矿物质和非粘土组分是影响凹凸棒结构性能的主要因素。
具体而言，粘土的矿物质含量影响凹凸棒膜的力学性能、导电性能、热学和介电性能以及稳定性等；非粘土组分的含量可以改变凹凸棒的灵敏性、物理性质和化学特性，影响凹凸棒膜的形成过程。
此外，现有研究表明，凹凸棒粘土的结构性能也受到粘土结构形成过程中参与物理和化学作用的影响。
例如，粘土结构的形成过程中可能发生结晶相变、溶剂交换等反应，这些反应会改变粘土微观结构，从而影响凹凸棒的物理性能和化学特性。
此外，还有一些研究表明，凹凸棒外表面加工工艺也会影响凹凸棒的结构性能。
例如，粘土射出成型工艺将使粘土结构形成孔洞，从而影响凹凸棒的热学性能。
总之，研究者们近年来研究了凹凸棒粘土的结构和组成，研究表明，粘土中的矿物质和非粘土组分、粘土结构形成过程中参与的物理和化学反应以及凹凸棒的外表面加工工艺都会影响凹凸棒的结构性能。
因此，为了提高凹凸棒的性能和可靠性，有必要详细的研究凹凸棒粘土的结构和组成，从而获得科学的理论依据和参考。
凹凸棒石的化学合成方法及结构调控
凹凸棒石的化学合成方法及结构调控凹凸棒石（Montmorillonite）是一种重要的黏土矿物，具有多孔性和层状结构，具有广泛的应用潜力。
本文将探讨凹凸棒石的化学合成方法以及结构调控的相关研究进展。
凹凸棒石的化学合成方法有多种途径，常见的包括水热法、溶胶-凝胶法、离子交换法等。
其中，水热法是一种较为常用的方法，通过在高温高压条件下，将合适的硅源和铝源与碱性溶液反应，形成凹凸棒石的矿物结构。
此外，溶胶-凝胶法也被广泛应用于凹凸棒石的制备中，该方法在溶液中形成定向排列的微小颗粒，然后通过热处理使其转变为凹凸棒石。
离子交换法则是通过将原先存在的外层阳离子替换为其他阳离子的方式来实现凹凸棒石的制备。
在凹凸棒石的结构调控方面，研究人员通过调控合成条件、添加表面修饰剂、外源掺杂以及负载功能材料等方法，实现了对其结构的调控。
例如，在合成过程中，可以通过调节反应温度、压力和溶液浓度等制备条件来调控凹凸棒石的层间距和孔隙结构。
此外，表面修饰剂的引入可以改变凹凸棒石的表面性质和在其他材料中的分散性。
外源掺杂则是通过向合成体系中引入其他金属离子或有机分子，实现对凹凸棒石结构的改变和功能的增强。
另外，利用凹凸棒石的多孔性和层状结构，可以实现对其进行负载功能材料，如催化剂、药物等，进一步扩展其应用领域。
凹凸棒石作为一种重要的黏土矿物，具有广泛的应用潜力。
其在环境领域和化工领域的应用研究也取得了显著的进展。
在环境领域，凹凸棒石可用于废水处理、重金属离子吸附和土壤修复等方面。
由于其具有较大的比表面积和孔隙结构，凹凸棒石能够有效吸附废水中的有机物和重金属离子，达到净化水质的目的。
此外，凹凸棒石还可以用于土壤修复，可以促进植物根系的生长和吸收污染物。
在化工领域，凹凸棒石的应用主要聚焦在催化剂、吸附剂、分离材料等方面。
由于其层状结构和多孔性，凹凸棒石可以用于催化剂的制备。
通过调控其结构和添加金属离子，可以将凹凸棒石转化为催化剂，用于有机合成和催化转化等反应。
凹凸棒石粘土在环境修复中的应用研究
凹凸棒石粘土在环境修复中的应用研究摘要：凹凸棒石粘土是一种具有特殊孔隙结构和吸附性能的环境修复材料。
本文通过文献综述的方法，对凹凸棒石粘土在土壤和水体修复中的应用进行了研究。
研究结果表明，凹凸棒石粘土具有优异的吸附性能和固化效果，在土壤重金属污染和水体有机污染修复中具有广泛应用前景。
关键词：凹凸棒石粘土，环境修复，土壤重金属污染，水体有机污染1. 引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益突出。
特别是土壤重金属污染和水体有机污染对生态环境和人类健康造成了严重影响。
因此，寻找一种安全、高效的环境修复材料成为了当今研究的热点之一。
凹凸棒石粘土是一种常见的天然矿物质，具有特殊的孔隙结构和吸附性能。
它是由硅酸铝矿物质在地球表面经过长时间的风化作用形成的，具有较大比表面积和孔隙体积。
因此，凹凸棒石粘土被广泛应用于土壤和水体的修复工作。
2. 凹凸棒石粘土在土壤修复中的应用研究2.1 土壤重金属污染修复重金属污染是土壤修复中面临的一个重要问题。
凹凸棒石粘土具有很好的吸附性能，可以有效去除土壤中的重金属污染物。
研究表明，凹凸棒石粘土在镉、铅、铬等重金属的吸附方面表现出较高的效果。
该材料可以通过吸附作用将重金属离子固定在其表面，并形成易于稳定处理的复合材料。
2.2 土壤污染物固化修复除了重金属污染修复外，凹凸棒石粘土还可以固化有机污染物，如石油类、苯和酚类化合物等。
研究发现，凹凸棒石粘土中的吸附孔隙可以与有机物分子之间形成氢键或范德华力，从而有效吸附和固化有机污染物。
此外，凹凸棒石粘土还可以通过调整其表面性质和孔隙结构，实现对不同类型土壤污染物的修复。
3. 凹凸棒石粘土在水体修复中的应用研究3.1 有机污染物去除凹凸棒石粘土具有良好的吸附性能，可以用于水体中有机污染物的去除。
研究表明，凹凸棒石粘土可以去除苯、酚、农药等有机污染物，去除率高达90%以上。
这归功于凹凸棒石粘土的大比表面积和孔隙结构，能够更好地与有机污染物发生相互作用。
凹凸棒石与聚合物间的相容性和复合材料制备
凹凸棒石与聚合物间的相容性和复合材料制备凹凸棒石（Montmorillonite）是一种具有层状结构的矿物，属于超细纳米材料的一种。
由于其独特的结构和优异的性能，凹凸棒石被广泛应用于聚合物复合材料的制备中。
相容性是聚合物复合材料中非常重要的一个因素，它直接影响着材料的力学性能、热学性能以及耐候性等。
凹凸棒石与聚合物间的相容性是复合材料制备中需要重点考虑的问题之一。
首先，凹凸棒石的层状结构带来了其在聚合物复合材料中的优势。
凹凸棒石的层片能够提供大量的表观面积，与聚合物的相互作用更加充分，从而增加了凹凸棒石与聚合物之间的相容性。
层状结构还能够在聚合物基体中形成有效的障壁，阻止裂纹的扩展，提升材料的强度和韧性。
其次，凹凸棒石与聚合物之间的化学相互作用也是影响相容性的重要因素。
一方面，凹凸棒石表面带有丰富的羟基和氢键接受基团，可以与聚合物中的羧基、氨基等官能团发生氢键作用，增强凹凸棒石与聚合物的相容性。
另一方面，聚合物与凹凸棒石之间还可以发生共价键的形成，进一步提高了相容性。
这种化学相互作用不仅能够增加相互之间的结合力，还可以提高复合材料的热稳定性和耐化学腐蚀性。
此外，凹凸棒石的纳米尺寸也对相容性产生了影响。
纳米尺寸的凹凸棒石与聚合物的界面面积更大，表面缺陷更多，能够提供更多的结合点，从而增加凹凸棒石与聚合物的相容性。
此外，纳米凹凸棒石还可以作为有效的增强剂，分散于聚合物基体中，提高复合材料的综合性能。
针对凹凸棒石与聚合物间的相容性问题，研究者们提出了一系列的改性方法和制备技术。
例如，通过合成并表征凹凸棒石的有机改性剂，可以在凹凸棒石表面形成有机修饰层，提高其与聚合物的相容性。
另外，一种常用的方法是利用表面活性剂对凹凸棒石进行表面改性。
表面活性剂可以在凹凸棒石表面形成一层较为稳定的润湿层，增加凹凸棒石与聚合物之间的界面相容性。
例如，阳离子表面活性剂可以与凹凸棒石表面的负电荷发生静电相互作用，形成较为紧密的界面结构。
凹凸棒土研究与应用进展_马玉恒
*浙江省科技计划资助项目(N o.2004C21020) 马玉恒:男,1982年生,硕士研究生,主要从事固体材料化学研究 方卫民:通讯作者,副教授,硕士生导师 E -mail :fffw ww mmm@126.co m凹凸棒土研究与应用进展马玉恒,方卫民,马小杰(浙江大学化学系,杭州310028) 摘要 凹凸棒土是一种具有独特结构、性质和广泛用途的工业矿物。
主要从凹凸棒土的矿物特性、鉴别、选矿、提纯、深加工技术及应用等方面综述了凹凸棒土的研究与应用。
着重介绍了凹凸棒土产品的鉴定及检测方法、常见的产品深加工技术,以及作为纳米材料、吸附、催化等相关材料的应用现状及发展趋势。
关键词 凹凸棒土 矿物特性 检测 选矿 提纯 深加工 应用Advances in Attapulgite Research and ApplicationM A Yuheng ,FANG Weimin ,M A Xiaojie(Depa rtment of Chemistry ,Zhejiang U niver sity ,Hang zhou 310028)A bstract A tta pulg ite is a kind of industr y mineral w hich ow ns particular co nstruc tion ,cha racters a nd a lo t ofapplications.T he paper reviewe s its mineralogical pe rfo rmance de tecting ,mineral -cho osing ,purificatio n ,further pro -cessing and products applicatio n.It emphasizes identifying ,the w ay of de tecting a nd the common processing of product.It also discusses applicatio n and dev elo ping pro spect of attapulgite products as ma te rials with pr opertie s of nano ,ab -so rptio n and catalysting.Key words attapulgite ,mineralo gical cha racters ,detecting ,miner al -choo sing ,purifica tion ,fur ther -pr ocess -ing ,applica tion 0 前言凹凸棒土简称凹凸土(attapulgite ),又名坡缕石(pa lyg o rs -kite ),是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的粘土矿。
凹凸棒土纳米复合材料的制备及其在锂离子电池负极材料中的应用
凹凸棒土纳米复合材料的制备及其在锂离子电池负极材料中的应用摘要：本研究利用凹凸棒土和纳米氧化锰在硫酸中反应制备了凹凸棒土纳米复合材料，并考察了其在锂离子电池负极材料中的应用。
通过扫描电子显微镜、X射线衍射和透射电子显微镜等分析工具，表征了制备的凹凸棒土纳米复合材料的结构和性能。
结果显示，凹凸棒土纳米复合材料的比表面积和孔隙结构均得到了明显改善，氧化锰纳米颗粒均匀地分布在凹凸棒土的孔隙内，并能够有效地提高材料的电化学性能。
在锂离子电池中，凹凸棒土纳米复合材料的表现出了优异的电化学性能，具有高的放电容量、较低的内阻和优异的循环稳定性。
因此，该凹凸棒土纳米复合材料在锂离子电池负极材料中具有广泛的应用前景。
关键词：凹凸棒土；纳米复合材料；锂离子电池；负极材料；电化学性能Abstract:In this study, attapulgite and nanoscale manganese oxide were reacted in sulfuric acid to prepare attapulgite nanocomposites. The application of attapulgite nanocomposites as negative electrodes in lithium-ion batteries was investigated. The structureand properties of attapulgite nanocomposites were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and transmission electron microscopy, etc. The results showed that the specific surface area and pore structure of attapulgite nanocomposites were significantly improved, and the manganese oxide nanoparticles were evenly distributed in the pores of attapulgite, which could effectively improve the electrochemical performance of the material. Inlithium-ion batteries, attapulgite nanocomposites showed excellent electrochemical performance,including high discharge capacity, low internal resistance, and excellent cycling stability. Therefore, attapulgite nanocomposites have great potential for applications in the negative electrodes of lithium-ion batteries.Keywords: attapulgite; nanocomposites; lithium-ion batteries; negative electrodes; electrochemical performancAttapulgite nanocomposites have been extensively studied as a promising material for the negative electrodes of lithium-ion batteries due to their excellent electrochemical performance. Theincorporation of attapulgite into the traditional carbon-based electrode materials can greatly enhancethe capacity and cycling stability of the electrode.One of the key advantages of the attapulgite nanocomposites is their large specific surface area and porous structure, which can effectively accommodate and provide a good contact interface for lithium ions during the charge-discharge process. Additionally, attapulgite nanocomposites also have a high electrical conductivity and low internal resistance, which can facilitate the transport of lithium ions and electrons within the electrode, leading to a high rate capability.Moreover, the attapulgite nanocomposites can effectively alleviate the irreversible capacity loss during the initial charging process, which is attributed to the strong interaction between the attapulgite and lithium ions. This interaction can hinder the formation of the solid-electrolyte interphase (SEI) layer and suppress the electrolyte decomposition, resulting in a low irreversible capacity loss and an enhanced cycling stability.In summary, attapulgite nanocomposites are a promising material for the negative electrodes of lithium-ion batteries due to their large specific surface area, porous structure, high electrical conductivity, lowinternal resistance, and strong interaction with lithium ions. Further research is still needed to optimize the synthesis and design of attapulgite nanocomposites for practical applications in high-performance lithium-ion batteriesPossible further research directions for attapulgite nanocomposites in lithium-ion batteries include:1. Optimization of attapulgite synthesis and modification methods: Various methods have been developed to synthesize and modify attapulgite nanocomposites, but the properties and performance of the resulting materials can vary greatly depending on the specific parameters and conditions used. Further research could focus on optimizing the synthesis and modification methods to achieve the desired properties and performance for specific applications.2. Investigation of the effects of attapulgite properties on battery performance: Attapulgite has many properties that can influence its performance as a negative electrode material, such as its particle size, morphology, chemical composition, and surface chemistry. Further research could explore how these properties affect the electrochemical behavior and cycling stability of attapulgite nanocomposites inlithium-ion batteries.3. Exploration of attapulgite-based composites with other electrode materials: Attapulgite can be combined with other materials, such as carbon, metal oxides, and polymers, to form composites with enhanced electrochemical properties. Further research could investigate the potential of attapulgite-based composites as negative electrodes in lithium-ion batteries, and the synergistic effects of different components on the overall performance.4. Scaling up of attapulgite nanocomposite production: The current synthesis and modification methods for attapulgite nanocomposites are mostly based on laboratory-scale experiments, and may not be scalable for large-scale production. Further research could focus on developing scalable methods for producing high-quality attapulgite nanocomposites with consistent properties and performance.5. Evaluation of attapulgite nanocomposites in practical lithium-ion batteries: While attapulgite nanocomposites have shown promising electrochemical properties and performance in laboratory-scale experiments, their performance in practical lithium-ion batteries has not been fully evaluated. Furtherresearch could involve testing attapulgite-based negative electrodes in full cells and evaluating their performance in terms of energy density, power density, and cycling stability under realistic conditionsIn addition, it would be important to evaluate the long-term stability and safety of attapulgite nanocomposites in practical lithium-ion batteries. This would involve studying the electrode degradation mechanisms and identifying any potential safety issues such as thermal runaway or electrolyte decomposition.One potential application of attapulgite nanocomposites is in high-capacity lithium-ion batteries for electric vehicles, where energy density and power density are critical performance parameters. To meet the performance requirements for this application, attapulgite-based negative electrodes could be combined with high-capacity cathode materials such as lithium cobalt oxide or lithium nickel manganese cobalt oxide.Another potential application of attapulgite nanocomposites is in portable electronic devices, where cycling stability and safety are important considerations. Attapulgite-based electrodes could be used in conjunction with safer electrolyte systemssuch as solid-state electrolytes to improve theoverall safety and stability of lithium-ion batteries.Overall, attapulgite nanocomposites show promising potential as negative electrodes in lithium-ion batteries. However, further research is needed to evaluate their performance in practical battery systems and to address any potential safety andstability issues. With continued development and optimization, attapulgite nanocomposites could contribute to the advancement of high-performance and safe lithium-ion batteries for a wide range of applicationsIn conclusion, attapulgite nanocomposites have demonstrated excellent electrochemical performance and high cycling stability as negative electrodes inlithium-ion batteries. They exhibit high specific capacity, good rate capability, and low capacity decay, making them a promising candidate for use in advanced battery systems. However, further studies are neededto fully optimize their performance and ensure their safety and stability in practical battery applications. With ongoing research and development, attapulgite nanocomposites could play a significant role in the advancement of high-performance lithium-ion batteries for various applications。
凹凸棒石基多功能高分子复合材料添加剂制备及应用
凹凸棒石基多功能高分子复合材料添加剂制备及应用凹凸棒石基多功能高分子复合材料添加剂制备及应用一、引言凹凸棒石是一种具有三维高分子结构的无机纳米材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
凹凸棒石本身发展迅速，而复合材料添加剂的制备和应用也越来越受到研究人员的关注。
本文将介绍凹凸棒石基多功能高分子复合材料添加剂的制备方法以及其在不同领域的应用。
二、制备方法1. 凹凸棒石的制备凹凸棒石的制备一般采用水热合成法或溶胶-凝胶法。
在水热合成法中，硅酸钠和氢氧化铝作为原材料，在一定的温度和压力下反应生成凹凸棒石。
溶胶-凝胶法则是通过将硅酸盐和金属盐溶于适当的溶剂中，控制反应条件得到凹凸棒石。
2. 多功能高分子复合材料添加剂的制备将凹凸棒石与高分子材料进行复合可以得到多功能高分子复合材料添加剂。
制备方法主要包括物理混合法和化学交联法。
物理混合法是将凹凸棒石和高分子材料按一定比例先进行机械混合，再进行加热压制。
这种方法简单且成本较低，但复合效果受限于凹凸棒石与高分子材料间的相容性。
化学交联法则是利用凹凸棒石的表面活性改性，使其与高分子材料形成交联结构。
该方法可以提高复合材料的稳定性和耐高温性能，但制备过程较复杂。
三、应用领域1. 高分子复合材料增韧剂将凹凸棒石添加到高分子材料中，可以提高复合材料的韧性和强度。
凹凸棒石的三维骨架结构可以增加高分子材料的吸能能力，提高抗冲击性能。
此外，随着凹凸棒石含量的增加，高分子复合材料的热稳定性也会提高。
2. 高分子复合材料阻燃剂凹凸棒石具有良好的阻燃性能，可以作为高分子复合材料的阻燃剂。
其三维骨架结构可以阻碍火焰的扩散和热量传导，具有良好的阻燃效果。
此外，凹凸棒石中的氢氧化铝还可以吸收燃烧所产生的热量。
3. 高分子复合材料增塑剂凹凸棒石具有良好的填充性，可以作为高分子复合材料的增塑剂。
凹凸棒石与高分子材料形成的互穿网状结构可以有效提高复合材料的强度和硬度，改善材料的流变性能。
四、结论凹凸棒石基多功能高分子复合材料添加剂的制备方法多样，可以通过物理混合法或化学交联法进行制备。
凹凸棒土_聚合物复合材料研究进展
M@7 / HI< ,92N2 2O LH ( EFG P21,2Q@NRQ
!’ %
凹土 " 丁苯橡胶纳米复合材料 本课题组采用凹土 ( 丁苯橡胶乳液共混共凝
的方式制备了凹土 ( 丁苯橡胶纳米复合材料，该 复合材料成本低，具有优良的物理机械性能。对 凹土进行有机化改性可以进一步改善凹土在丁 苯橡胶中的分散性，提高凹土与丁苯橡胶基体的 界面作用， 从而改善凹土的增强效果。 !’ & 凹土 " 聚烯烃热塑性弹性体 ’()* +复合材料 IK= 是茂金属催化剂合成的乙烯 & 辛烯共 聚物，是一种新型的聚烯烃热塑性弹性体，具有 优良的力学性能和加工性能的平衡性，用于增韧 改性树脂、 热塑性 （ 未交联） 或热固性 （ 交联） 弹性 体材料。本课题组田明 ! 5) % 等最近用 :8 的硅烷偶 联剂与凹土在高速搅拌混合机中混合，干燥后制 得 改 性 凹 土 。 然 后 用 自 制 的 增 容 剂 IK= & 7 & <L- 和改性凹土与 IK= 弹性体制成凹土 ( 聚烯 烃热塑性弹性体复合材料。 通过 JI< 观察复合材 料冷冻断面发现，凹土仍然以微米级尺寸分散于 复合材料中（ 见图 0） 。改性凹土对 IK= 弹性体有
即得到有机改性凹土。 于一定真空度下干燥 5 ,， 结果发现，改性凹土 < 聚醚酮复合材料的上述物 理机械性能明显好于凹土 < 聚醚酮复合材料，而 且用苯甲醛改性的凹土又好于用丁醛改性的凹 土； 通过 H!& 观察， 凹土 < 聚醚酮复合材料中的改 性凹土与基质的结合明显优于未改性者。 !. ! 凹土 " 聚乙烯纳米复合材料 中国发明专利 9 )4 : 中， 采用原位聚合方法制得 了凹土 < 聚乙烯纳米复合材料。其具体制备方法 包括： 将凹土研磨成粉末后， 用喷雾法成型， 制成 直径为 5* > /* !F 的微球。 将凹土微球在 5** I 焙烧 4 , 后与庚烷制成悬浮液， 加入 JC#K3 ， 回流反 应 5 ,， 过滤， 所得固体用己烷在 8* > 4* I 下洗涤 8 次，然后在 4* I 的 L5 流中干燥 *. 2 > ) , 制得 固体催化剂。 将 2** FG 装有搅拌器和恒温系统的 三 口 烧 瓶 用 L5 抽 排 置 换 8 次 ， 再 用 乙 烯 置 换 ) 次。依次加入 5** FG 己烷、 3 FG ). 2 FAK < G 三 开启搅拌， 通入乙 异丁基铝和 5. 2 % 固体催化剂， 烯气体， 在 3* I 、 常压下反应 5 , 后停止搅拌， 加 入 5 FG 乙醇终止反应。分离己烷与聚合物， 将得 到的 聚合 物烘干 ，即 得到 凹土 < 聚乙 烯复 合材 料。室温冷却后通过透射电镜观察，凹土在复合 材料中均达到纳米级分散；该法制得的纳米级复 合材料具有优良的物理机械性能和耐热性能，除 扯断伸长率有所下降外， 拉伸强度、 冲击强度和耐 热温度均有明显提高。 !. ( 凹土 " 聚酰胺纳米复合材料 聚酰胺是一种力学性能良好的工程塑料，但 具有吸水率高， 热变形温度低等缺点， 使其应用受 到一定的限制。王一中 9 )M : 等将凹土经搅拌分散于 水中， 除去杂质， 用稀盐酸处理， 过滤， 水洗， 烘干， 粉碎后与己内酰胺在水介质中用原位聚合方法合 成了纳米级尼龙 4 < 凹土复合材料。利用 J!& 观 察了复合材料，凹土以单纤维状分散于尼龙 4 基 直径约 )2 > 52 EF， 体中。纤维长度 2** > ) 2** EF， 长径比约为 3* > 4*，属于纳米级复合材料；利用 J? 和 NH# 研究了凹土质量分数为 21 和 )*1 的 复合材料的热性能，两种材料的熔点分别为 与尼龙 4 的熔点（ 相差不 553 I 和 558 I ， 55) I ） 大；两种复合材料的拉伸强度、弯曲强度比尼龙 4 有明显的提高，拉伸强度由 4/. 4 &67 提高到 弯曲强度由 /0. 8 &67 提高 /M. 5 &67， MM. M &67， 到 )5/ &67， 但是扯断伸长率大幅度下 )*0 &67，
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第 ). 卷
由于凹凸棒土来源广泛， 价格低廉， 近年来， 将其通过一定的途径制成改性的填充增强剂与 某些聚合物制备复合材料已成为一个热门课题， 特别是在橡胶中的应用 ! "# $ % 。可以设想， 通过常规 的橡胶与树脂加工技术，凹土只能以微米级颗粒 分散在聚合物基体中，增强的效果不会太好。但 用适当的技术将其进行解离，使其以单晶 & 纳米 短纤维的方式分散在聚合物基体中，则会对树脂 和橡胶基体产生优异的增强效果。 ! !’ # 凹土 " 橡胶复合材料 凹土 " 天然橡胶复合材料 凹土具有亲水性，在水和油 （ 环己烷） ( 水界 面上不能漂浮，但吸附改性剂分子后由于分子中 的烃键向外，使其具有相当的憎水性而漂浮于 油 ( 水界面。 沈钟 ! " % 等在 )* + 、 改性 ,- 值为 .’ /、 剂起始浓度为 $’ 0 123 ( 4 的条件下控制固 ( 液比 为 56 7 ( 5** 14、 改性剂含量为 5’ $8 、 反应时间 为 5 9 制备了改性凹土，此试样能大部分漂浮于 油 ( 水界面。 用改性凹土填充天然橡胶， 橡胶体系配方（ 质 量份） 为： 天然橡胶 5**， 氧化锌 )’ :， 硬脂酸 5， 硫 黄 5， 变换 促进剂 ;< 和促进剂 => 各 5， 凹土 :*（ 品种） 。 硫化条件为 5:* + ? "’ 0 1@A， 通 .’ " 1@A。 过对硫化胶性能测试看出，用改性凹土填充天然 橡胶与未经改性凹土填充天然橡胶相比，可明显 提高复合材料的力学性能。/**8 定伸应力、 拉伸 强度和撕裂强度分别提高了 )68 ， 但 ))8 ， /)8 。 此复合材料中，改性凹土的分散级别如何，未见 研究 。
即得到有机改性凹土。 于一定真空度下干燥 5 ,， 结果发现，改性凹土 < 聚醚酮复合材料的上述物 理机械性能明显好于凹土 < 聚醚酮复合材料，而 且用苯甲醛改性的凹土又好于用丁醛改性的凹 土； 通过 H!& 观察， 凹土 < 聚醚酮复合材料中的改 性凹土与基质的结合明显优于未改性者。 !. ! 凹土 " 聚乙烯纳米复合材料 中国发明专利 9 )4 : 中， 采用原位聚合方法制得 了凹土 < 聚乙烯纳米复合材料。其具体制备方法 包括： 将凹土研磨成粉末后， 用喷雾法成型， 制成 直径为 5* > /* !F 的微球。 将凹土微球在 5** I 焙烧 4 , 后与庚烷制成悬浮液， 加入 JC#K3 ， 回流反 应 5 ,， 过滤， 所得固体用己烷在 8* > 4* I 下洗涤 8 次，然后在 4* I 的 L5 流中干燥 *. 2 > ) , 制得 固体催化剂。 将 2** FG 装有搅拌器和恒温系统的 三 口 烧 瓶 用 L5 抽 排 置 换 8 次 ， 再 用 乙 烯 置 换 ) 次。依次加入 5** FG 己烷、 3 FG ). 2 FAK < G 三 开启搅拌， 通入乙 异丁基铝和 5. 2 % 固体催化剂， 烯气体， 在 3* I 、 常压下反应 5 , 后停止搅拌， 加 入 5 FG 乙醇终止反应。分离己烷与聚合物， 将得 到的 聚合 物烘干 ，即 得到 凹土 < 聚乙 烯复 合材 料。室温冷却后通过透射电镜观察，凹土在复合 材料中均达到纳米级分散；该法制得的纳米级复 合材料具有优良的物理机械性能和耐热性能，除 扯断伸长率有所下降外， 拉伸强度、 冲击强度和耐 热温度均有明显提高。 !. ( 凹土 " 聚酰胺纳米复合材料 聚酰胺是一种力学性能良好的工程塑料，但 具有吸水率高， 热变形温度低等缺点， 使其应用受 到一定的限制。王一中 9 )M : 等将凹土经搅拌分散于 水中， 除去杂质， 用稀盐酸处理， 过滤， 水洗， 烘干， 粉碎后与己内酰胺在水介质中用原位聚合方法合 成了纳米级尼龙 4 < 凹土复合材料。利用 J!& 观 察了复合材料，凹土以单纤维状分散于尼龙 4 基 直径约 )2 > 52 EF， 体中。纤维长度 2** > ) 2** EF， 长径比约为 3* > 4*，属于纳米级复合材料；利用 J? 和 NH# 研究了凹土质量分数为 21 和 )*1 的 复合材料的热性能，两种材料的熔点分别为 与尼龙 4 的熔点（ 相差不 553 I 和 558 I ， 55) I ） 大；两种复合材料的拉伸强度、弯曲强度比尼龙 4 有明显的提高，拉伸强度由 4/. 4 &67 提高到 弯曲强度由 /0. 8 &67 提高 /M. 5 &67， MM. M &67， 到 )5/ &67， 但是扯断伸长率大幅度下 )*0 &67，
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略好于白炭黑， 和半增强炭黑相近。 !’ $ 凹土 " 丁腈橡胶纳米复合材料 王益庆 ! 55 % 等采用机械共混法制备了凹土 ( 丁 和凹土 ( 羧基丁腈橡胶 （ 复 腈橡胶 （ EFG） =EFG） 合材料。通过 HI< 观察 （ 见图 /） ， 可以看出绝大 部分凹土在所研究的 ) 种橡胶基体中都已经达到 了纳米级分散。凹土的微米级颗粒形态已经被机 械共混力所解离。许多凹土以原生的纳米级针状 短纤维分散在橡胶中，即使是凹土的聚集体，其 径向尺寸也在 5* C 5** A1 的范畴内。同时，用 ;J= 分析确认了凹土与偶联剂 J@ & .$ 的可反应 性，偶联剂 J@ & .$ 处理凹土 ( 丁腈橡胶纳米复合 材料取得了良好的增强效果。增强效果也已经超 过了白炭黑， 达到了 E //* 炭黑增强的水平。
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收稿日期： 修订日期： !""% $ %" $ !N ； !""! $ "= $ %’ 。 作者简介： 曲成东， 男， 硕士研究生。 #% 岁， 基金项目： 国家 “ 高技术计划项目 （ ； 教 I’# ” !""!00##+"&" ） 育 部 青 年 教 师 骨 干 计 划 北 京 市 科 技 新 星 计 划 ( -"%"+%" "%"%%! ) 。 ! 通讯联系人。
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凹土 " 丁苯橡胶纳米复合材料 本课题组采用凹土 ( 丁苯橡胶乳液共混共凝
的方式制备了凹土 ( 丁苯橡胶纳米复合材料，该 复合材料成本低，具有优良的物理机械性能。对 凹土进行有机化改性可以进一步改善凹土在丁 苯橡胶中的分散性，提高凹土与丁苯橡胶基体的 界面作用， 从而改善凹土的增强效果。 !’ & 凹土 " 聚烯烃热塑性弹性体 ’()* +复合材料 IK= 是茂金属催化剂合成的乙烯 & 辛烯共 聚物，是一种新型的聚烯烃热塑性弹性体，具有 优良的力学性能和加工性能的平衡性，用于增韧 改性树脂、 热塑性 （ 未交联） 或热固性 （ 交联） 弹性 体材料。本课题组田明 ! 5) % 等最近用 :8 的硅烷偶 联剂与凹土在高速搅拌混合机中混合，干燥后制 得 改 性 凹 土 。 然 后 用 自 制 的 增 容 剂 IK= & 7 & <L- 和改性凹土与 IK= 弹性体制成凹土 ( 聚烯 烃热塑性弹性体复合材料。 通过 JI< 观察复合材 料冷冻断面发现，凹土仍然以微米级尺寸分散于 复合材料中（ 见图 0） 。改性凹土对 IK= 弹性体有
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凹土 " 树脂复合材料 凹土 " 聚丙烯复合材料 聚丙烯 （ 存在应力、 热变形温度和韧性低 66）
第)期
曲成东等 . 凹凸棒土 < 聚合物复合材料研究进展
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一定的增强作用，进一步加入增容剂 !"# $ % $ 凹土的增强效பைடு நூலகம்更显著， 并且 !"# $ % $ &’( 后， &’( 的接枝率越高，增强效果越好，认为这是由 于 !"# $ % $ &’( 与硅烷偶联剂间的化学作用在 凹土与 !"# 间形成了强的界面黏合。当改性凹 土为 )* +,-，接枝率 *. /01 的 !"# $ % $ &’( 为 材料的 )**1 定伸应力、 拉伸强度和撕 )2 +,- 时， 裂强度比 !"# 弹性体分别提高 )*31 ， 421 ， 521 。
同时，平行排列的纳米单晶纤维间也自然形成了 众多的平行隧道空隙，因而微米级别的凹土内的 空隙体积占颗粒总体积的 #"M 以上， 内部拥有巨 大的比面积。基于这个性质，凹土被广泛用于吸 附剂、 催化剂及载体、 钻井泥浆增稠剂、 黏接剂、 饲 料添加剂等 G % * N H 。
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聚合物用填充增强剂的研究与开发一直是高 分子材料科学与工程研究的重点和热点。兼备橡 胶增强剂的纳米化和树脂增强剂的纳米 9 高形状 系数比化已成为新型增强剂开发的主流要求。对 于现有的微米级的填充剂，则力争通过有效的表 面活化处理，以达到进一步提高其填充量和改善 其较为微弱的增强效果的目的。凹凸棒土在我国 资源较为丰富， 结构层次特殊， 可以在微米填充和 可望在纳米增强两个水平上与聚合物进行复合。 本文结合国内外文献和作者的研究，综述了凹凸 棒土在聚合物填充增强领域价值的发挥和应用方 向。 ! 凹凸棒土矿物的结构特点 凹凸棒土 （ 以下简称凹土） ， 是一 0>>?@ABCD>E，
种多孔性键层状含水富镁铝硅酸盐矿物，理想化 学分子式为： FC& G 0B H （ 1DI J!" ）（ J-） J-! ） !（ +・ 安徽等省均有储量丰富的凹凸棒 -! J。我国江苏、 土矿资源。 凹土晶体结构为： 每个单元晶层有上、 下两条 硅氧四面体双链晶片， 中间夹 & 个铝氧四面体， 每 个单元层相互间通过氧连接成孔道式的晶体结 构， 形成纤维状的单晶 （ 多呈平直的针状、 棒状或 纤维状 ） ，单晶直径大多为 %" * !& KL，长度为 见图 %） 。 单晶一般会紧密地平行 %"" * % """ KL（ 排列， 成为晶束， 晶束又相互聚集而形成微米级别 的凹土颗粒（ 见图 !） 。 由于单晶内部是孔道结构，