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文檔簡介
1、水滑石(LDHs)作為一種新型的層狀材料,層板的構成及層間陰離子均具有可變性,可以被用作阻隔、吸附材料等。LDHs由于粒徑較小在基體中能以納米尺度分散從而形成納米復合材料,通常具有比一般復合材料更好的性能,因而引起了廣大學者們的研究興趣。
聚烯烴材料以其優(yōu)良的性價比、力學性能以及絕緣性能在農業(yè)、包裝、醫(yī)療、電器等領域應用非常廣泛。本文以高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)作為聚合物基體,以水滑石作為填料,乙烯-醋
2、酸乙烯酯(EVA)作為增容劑,制備聚烯烴/水滑石納米復合材料。為了加強水滑石與聚烯烴基體之間的粘結性,我們采取十二烷基磷酸酯鉀鹽(MAPK)作為有機陰離子改性劑,利用LDHs層間陰離子可替換的特征,通過層間陰離子互換的方法對碳酸根插層的鎂鋁水滑石(LDH)進行有機改性,得到有機改性水滑石(OM-LDH),OM-LDH的結構與性能可通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X-射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及熱重分析(TGA)
3、來進行測試及表征。采用熔融法直接共混分別制備了HDPE/OM-LDH納米復合材料、HDPE/EVA/OM-LDH納米復合材料及LDPE/EVA/OM-LDH納米復合材料。樣品的內部結構采用XRD、FTIR和SEM進行分析和表征;材料的熱性能采用TGA和差示掃描量熱儀(DSC)來研究;填料對基體力學性能的影響則通過拉伸測試來研究。
研究結果表明:
(1)LDH經過MAPK有機改性之后,F(xiàn)TIR譜中出現(xiàn)了MAPK的特征峰
4、,由Bragg定律計算得出層間距由原本的0.74 nm增長到3.68 nm,且得到的OM-LDH保持著較好的有序層狀構造。OM-LDH的形貌與LDH相比,形狀變得不規(guī)則,表面也變得粗糙。FTIR、XRD、SEM的結果充分說明成功制備了有機改性水滑石。TGA的結果證明了OM-LDH的疏水性,但是由于磷酸根的存在降低了OM-LDH的熱穩(wěn)定性能。
(2)以HDPE為基體,采用熔融法直接共混得到HDPE/OM-LDH納米復合材料,XR
5、D測試結果表明當OM-LDH的添加量低于6wt%時,形成的是部分剝離的結構,添加量達到8 wt%時則形成的是插層結構。SEM結果表明有機改性能夠加強水滑石與基體間的粘結性。DSC結果表明OM-LDH的加入對結晶溫度和熔融溫度沒什么影響,但OM-LDH作為異相具有優(yōu)于LDH的成核作用,對HDPE結晶度具有很大的影響,最高能達到64%。但OM-LDH的加入催化了HDPE的降解,劣化了基體HDPE的熱穩(wěn)定性能,且隨著OM-LDH的含量的增多,
6、劣化趨勢越明顯。
(3)為了加強HDPE與OM-LDH的界面粘結情況,引入EVA作為增容劑,制威了HDPE/EVA/OM-LDH納米復合材料。當OM-LDH含量較低(低于6 wt%)時,形成了剝離結構。從SEM圖可以看到,EVA的加入明顯的提高了OM-LDH的分散性同時也改善了與基體間的相容性,這就有利于HDPE性能的加強。HDPE/EVA/OM-LDH納米復合材料在高溫下的熱穩(wěn)定性能要明顯優(yōu)于HDPE/EVA及HDPE/EV
7、A/LDH,說明當相容性好時,有機改性能有效增強聚合物的耐高溫性。且添加4 wt%的OM-DLH不僅能形成剝離結構,其熱穩(wěn)定性能也是最優(yōu)的。
(4)為了研究OM-LDH對不同聚烯烴的影響,改用LDPE為基體,并添加EVA,制備了LDPE/EVA/OM-LDH納米復合材料,由于LDPE分子鏈中含有部分支鏈,這將對LDPE分子鏈的運動產生阻礙作用,最終形成了插層結構。SEM圖顯示有機改性是改善水滑石與LDPE間相容問題有效的方法。
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