专题纳米一剥离型1专题纳米一剥离型1石家庄

专题：纳米(一)剥离型1,专题：纳米(一)剥离型1

纳米微粒是近几年研究开发的新兴材料，纳米粒子这一技术的问世，为环氧树脂的改性提供了新途径。由于纳米粒子具有尺寸小，及比表面积大、表面能高、活性高、分散性好，加之将无机物的刚性尺寸稳定性，和热稳定性与聚合物的韧性、加工性，及介电性揉合在一起等独特的性能，表现出了较高的活性水平，很容易与环氧树脂中的某些官能团，发生物理或化学作用，可能提高复合材料的力学性能和热性能。环氧树脂/黏土纳米复合材料，出现以来备受国内外学者的关注，黏土矿物中由于硅酸盐晶片的叠层排列，经过有机化的处理以后，可以被聚合物或单体插层，制备出聚合物/黏土纳米复合材料此外，黏土价格低廉、纳米结构原位生成，避免了黏土与聚合物共混聚集，为聚合物基纳米复合材料的制备，提供了一条有效的新型途径。环氧树脂/黏土纳米复合材料的制备方法，主要有插层复合、共混法2种。这位专家对此及相关内容，一一作了详细全面的介绍。

一、剥离型酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料研究

(一)引言

聚合物基纳米复合材料由于具有优良的物理、力学和化学性能，在基础研究和实际应用中都引起人们普遍的兴趣。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性能，例如可以提高材料的力学性能、阻隔性能、阻燃性、耐热性和耐溶剂性能等，因而近年来成为研究热点。用于制备聚合物/粘土纳米复合材料的层状硅酸盐粘土主要是蒙脱土。

蒙脱土是一种纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，其基本结构单元是由1片铝氧八面体，夹在2片硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构。它属于2：1型粘土矿物。每1个片层的厚度约为1nm；长和宽各约100nm。由于天然的蒙脱土片层在形成过程中，一部分位于中心层的Al被低价的金属离子(如Fe、Cu等)同心置换，导致各片层呈现出弱的电负性，因此在片层的表面往往吸附着金属阳离子(如Na+、Ca2+、K+、Li+等)，以维持整个矿物结构的电中性。这些金属阳离子是被很弱的电场作用力，吸附在片层表面，因此很容易被无机金属阳离子、有机阳离子型表面活性剂和阳离子染料交换出来，使其表面由原来的亲水性变成亲油性，从而有利于有机物质包括许多聚合物插入层间。

通过插层聚合制备酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料，近年来也受到极大关注。在制备酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料时，可能形成插层型、剥离型的纳米复合材料，但只有剥离型才能使粘土与酚醛树脂基体之间，具有巨大的表面积接触和均一分散，并获得性能最佳的纳米复合材料。本文选用十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)，对钠基蒙脱土进行有机化处理，采用适当的分散工艺使其在钡酚醛树脂中得到良好的分散，最终制得酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料，并对其层间剪切性能和烧蚀性能进行了研究。

(二)实验部分

1、原材料与试剂 低压钡酚醛树脂：北京251厂；钠基蒙脱土：阳离子交换量为110mmol/100g，浙江丰虹粘土化工有限公司；十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)：上海山浦化工有限公司；PAN基3k斜纹碳布：吉林炭素厂。

2、验方法

(1)有机蒙脱土的制备 在三口烧瓶中加入一定量的钠基蒙脱土和2000mL的去离子水，搅拌均匀制成悬浮液；将一定量的CTAB溶于水中后，加入到悬浮液中，在70～80℃下搅拌数小时后停止加热，待溶液静置分层去除澄清液体，得到白色絮状沉淀，再用去离子水洗涤抽滤数次，直至滴加1%AgNO3溶液无白色或淡黄色沉淀为止。所得白色絮状沉淀置于烘箱中，80℃烘干，研磨为粉末过300目筛，制得有机蒙脱土。

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