不饱和聚酯改性蒙脱土纳米复合材料的制备及其结构、性能研究

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1、摘要摘要聚合物，改性蒙脱土复合材料是一种性能优异，具有广泛应用前景的新型复合材料。本文通过对不饱和聚酯，改性蒙脱土纳米复合材料的研究，一方面可以提高复合材料的各项性能，另一方面为利用工业不饱和聚酯制备纳米复合材料提供指导。采用了两种不同的有机季铵盐和一种无机酸作为插层剂对蒙脱土进行了改性，通过热重分析(TGA)和x一射线衍射(XRD)对三种改性蒙脱土进行了表征，并研究了所制备的不饱和聚酯，改性蒙脱土纳米复合材料的结构和性能。通过力学性能测试和XRD、扫描电子显微镜(SEM)等分析发现十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土具有最佳的改性效果。对苯乙烯预插层改性蒙脱土的机理进行了研究，并提出一

2、个计算公式与试验测得数值相接近，同时考察了改性蒙脱土与苯乙烯在不同的预插层时间对层间距变化的影响，并提出了不同混合时间蒙脱土在苯乙烯中预插层变化的模型。采用了两种不同的方法制备了不饱和聚酯，改性蒙脱土纳米复合材料。针对传统方法制备不饱和聚酯／改性蒙脱土纳米复合材料体系粘度大、改性蒙脱土分散差的问题。利用类似于单体溶液插层原位聚合的原理，提出一种新的制各方法一分步混合法。该新方法将改性蒙脱土和苯乙烯进行预插层后与不饱和聚酯共混交联固化制备复合材料。通过力学性能测试和热力学性能测试(HDT、DSC)和XRD、透射电子显微镜(TEM)、SEM等分析发现新的制备方法要优于传统的制备方法。

3、采用新的制备方法，当有机改性蒙脱土添加量在3wt％时，拉伸强度和抗冲强度都提高了40％左右，改性蒙脱土的添加量为5wt％时，热变形温度(HDT)比空白不饱和聚酯提高了41．8℃。关键词：不饱和聚酯；蒙脱土；纳米复合材料；单体插层原位聚合华南理工大学工学硕士学位论文Polymer／montmorillonite(MMT)nanocompositesisakindofnovelcompositesduetotheexcellentpropertiesaswellastheirwideapplicationsinthefuture．Theaimofthisstudyonunsatura

4、tedpoly’ester(UP)／MMTnanocompositesistoimprovethepropertiesandtoprovidethevaluableinstructionforthemodificationofthemosettingresinsystem．Inthefirstpart，differentorganicammoniumsandinorganicacidwereusedtopreparemodifiedmontmorillonite．Threekindsofmodified—MMTwereinvestigatedbyX—raydiffraction(

5、XRD)andthermogravimetricanalyse(TGA)．Theresultsofmechanicalproperties，XRDandscanningelectronmicroscope(SEM)demonstratedthatthecompositeswithMMTmodifiedbytrimethylhexadecylammoniumbrominehasthebestperformance．Themechanismofpre—intercalationmodificationofMMTwithstyrenewasstudied．Aformulawasputf

6、orwardtocalculatetheinterlayerspacingoftheorgano．modifiedMMTwhichwasclosetothedatadeterminedbyXRD．Theeffectofdifferentmixingtimeonthevarietyofinterlayerspacingoftheorgano—modifiedMMTwasinvestigated．Amodelofstyrenepre-intercalatedMMTatdifferentmixingtimewasproposed．Inthesecondpart，thepropertie

7、sofUP／MMTnanocompositegreatlydependonthepreparationprocedurebecauseofthechemicalreactionsandphysicalinteractioninvolved．ToinvestigatethepropertiesandformationmechanismofUP／MMTnanocomposites，sampleswerepreparedbytwodifferentmixingmethods．Thefi