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专题蒙脱土二纳米复材2铜鼎

时间：2022年07月29日

专题：蒙脱土(二)纳米复材2

由于聚合物基纳米复合材料，具有优良的物理、力学和化学性能，在基础研究和实际应用中引起普遍兴趣。其突出的性能与纳米分散相具有极大的比表面积，以及与基体间有很好的界面结合有关，特别是聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料，当层状硅酸盐在基体中含量很少时，就可以较大幅度地改善材料的力学性能、阻隔性能、阻燃性和耐溶剂性能，因而近年来成为研究热点。环氧树脂(EP)作为热固性树脂典型代表，具有灵活的结构设计性，通过其本身结构的设计、固化剂的选用，其固化工艺和固化性能，可以在很大范围内进行调整okmart.com。优良的综合性能使其具有，颇为广泛的应用领域。然而，环氧树脂存在固化物脆性较大等不足，对此人们研究了各种改性方法，传统的方法以复合弹性体为主，但是弹性体在增韧的同时，却牺牲了环氧树脂的强度、刚性，和耐热性等其他物性。纳米技术及纳米材料的发展，为环氧树脂的改性提供了新的思路。特别是将具有天然纳米层状结构的蒙脱土(MMT)引入到环氧树脂，所得到环氧树脂基纳米复合材料，与基体树脂相比具有更加优异的性能。目前制备EP/MMT纳米复合材料的方法，主要有溶剂法和熔融插层法，熔融法因无需处理溶剂更容易工业化。

孙婷婷等人采用长链烷基季胺盐对蒙脱土进行有机改性，将改性后的蒙脱土与双酚A型环氧树脂，以及酸酐固化剂充分混合固化制得复合材料。制得复合材料的力学性能和热性能，与纯环氧树脂固化物相比有不同程度的提高。申德妍等人采用聚氧化丙烯二醇(N210和N220)、2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、有机纳米蒙脱土(OMMT)等为原材料，分别制备了相应的聚氨酯预聚体，和有机蒙脱土纳米插层聚氨酯预聚体，并以此对环氧树脂E-44进行化学共聚改性，系统地研究了改性环氧树脂复合材料的力学等性能。研究表明有机蒙脱土纳米插层聚氨酯，能大幅度提高环氧树脂复合材料的韧性，比相应的聚氨酯预聚体改性环氧树脂具有更好的效果。

2、共混法

共混法即纳米粒子直接分散法，该方法是首先合成出各种形态的纳米粒子，再将其与有机聚合物混合。共混法的优点是纳米粒子的制备与材料的合成分步进行，可控制纳米粒子的形态、尺寸。不利之处是由于纳米粒子很容易团聚，共混时实现粒子的均匀分散有一定的困难。纳米粒子易于团聚和聚集，是因为纳米粒子间存在有别于常规粒子间的强大作用能，可称之为“纳米作用能”。从机理上讲这种纳米作用能，就是粒子间的排斥作用能。为了使纳米粒子充分分散，目前采用的重要方法有：

a.湿法研磨(少量表面处理剂)能够均匀分散在纳米粒子表面，避免团聚发生)；

b.高速混合(提高转速、增加时间，对纳米粒子的分散均有好处)；

c.超声波振荡处理；振动磨(通过带偏心块的振动电机做高频低振幅的连续振动)；

d.混沌混合装置(ChaoticMixing-CM装置对配混的复合材料进行反复拉伸与折叠)；

e.大长径比同向双螺杆挤出机的高速剪切作用均匀分散纳米粒子；

黏土的细化与分散工艺对黏土，在环氧树脂基纳米复合材料中的充分解离有很大影响。郑亚萍利用纳米粒子对环氧树脂体系，进行了大量的改性研究。通过利用分散剂实现了纳米粒子，与环氧树脂的均匀混合，解决了纳米粒子由于粒径过小容易团聚的问题。研究结果表明粒子表面存在着羟基，两者在界面处存在着较强的分子间力，因此有较好的相容性。在改性体系中纳米粒子呈分散相，环氧树脂为连续相。纳米粒子以第二聚集体的形式较均匀地分散在树脂基体中。由于2者粘接性能好因而在受冲击时，能起到吸收冲击能量的作用，从而达到增韧的目的。

鹿海军等人采用十二胺盐处理的蒙脱土，和环氧(E-51)/4．4’二氨基二苯砜(DDS)体系为研究对象，分别通过普通搅拌(磁力搅拌)和高速剪切分散(高速乳化均质机)2种分散蒙脱土的工艺，制备了环氧树脂蒙脱土纳米复合材料。透射电镜(TEM)观察表明，普通搅拌分散法制备的纳米复合材料中存在较多黏土团聚体，而通过高速剪切分散施加一定外部剪切力细化分散黏土团聚体，则有利于黏土片层在固化过程中充分解离，力学性能明显提高。当黏土质量分数为3%时，冲击强度可由32.1kJ/m2提高到43.9kJ/m2，增长近36.8%，弯曲强度也有一定提高。动态热机械性能(DMA)分析表明，环氧树脂蒙脱土纳米复合材料的储能模量在玻璃态没有明显改善，但在玻璃化转变区具有一定的提高；玻璃化转变温度和损耗模量都得到不同程度的提高，且黏土片层的分散解离效果越好，提高的幅度越大。