【正文】 對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 綜上所述，在制備濃度小于 10%的蒙脫土 /PBAT的插層復合納米材料，當達到某個值時它的熱穩(wěn)定性和拉伸強度達到最大值，本文研究得知，在溶液插層法制備可降解聚酯 /蒙脫土納米復合材料及其性能表征 26 2%～ 6%之間，隨著 OMMT濃度的增加，層間距越大，說明復合材料的力學性能不斷地增大，當達到 6%時最大，為剝離型材料，當含 8% MMT時，聚合物在片層表面發(fā)生團聚，層間距變小，其復合材料的力學性能下降，為插層 —剝離型材料。C 間片層間距變化不大，所以不是一味地提高攪拌溫度，就會提高插層效果，反而會嚴重的影響插層效果，即設定 70176。 溶液插層法制備可降解聚酯 /蒙脫土納米復合材料及其性能表征 24 0 2 4 6 880859095100105110 M M T / PBATFracture stretch (%)M M T C o n t e n t (w . t . % ) 圖 10 斷裂伸長率與有機蒙脫土質(zhì)量百分含量的關系曲線 隨著有機蒙脫土含量的增加，曲線先上升再下降，純 MMT 的斷面伸長率為83%左右，隨即加入有機蒙脫土，在 2%～ 4%之間斷面伸長率增加，在 4%時達到最大值即為 108%，由計算可知， 4%MMT/PBAT 較純的 MMT 的斷面伸長率增加 25%，接著在 4%～ 8%就一直下降到 93%，下降了 15%,這是因為剛加入蒙脫土時，聚合物插入蒙脫土片層，使接觸面積增加形成有效界面使材料的拉伸性能提高，改善了聚合物與蒙脫土的相容性，而下降是由于團聚的作用，因此適量的加入蒙脫土的量可以提高拉伸強度，但超過 4%則性能下降。結果表明 :蒙脫土在 PET結晶過程中起到成核劑的作用，隨蒙脫土的加入，復合材料結晶成核速率提高，結晶溫度升高， Avrami 指數(shù) n 及速率常數(shù) Zc明顯增大，結晶能力增強。 由文獻 Herrera R[33]可知結晶度公式 χ=△ H/ △ H*， △ H*為完全結晶 PBAT的熔融熱， △ H*=114(J/g)；可計算出 2%、 4%、 6%、 8%MMT/PBAT的結晶度分別為 %、 %、 %、 %、 %，其結晶度的值是呈下降的趨勢。徐宏德 [27]研究了 OMMT的含量對復合材料的影響， NC 中 OMMT 層間距顯著增加，這種增加在 OMMT 含量為176。 表 7 HTAB與蒙脫石不同比例含量的 d001的比較 MMT2 MMT4 MMT6 MMT7 MMT8 MMT9 MMT10 無機土用量（份數(shù)） 10 10 10 10 10 10 10 插層劑用量（份數(shù)） 2 4 6 7 8 9 10 水的用量 （份數(shù)） 200 200 200 200 200 200 200 陳化時間 （ h ） 24 24 24 24 24 24 24 2θ(deg) 層間距（ nm） 本文采用固相法插層蒙脫土 由 XRD測試分析結果可知，當 5:5= HTAB:MMT 時，片層間距達到最大值 ，而采用液相法 插層蒙脫土由表 4 分析結果可知，當 7： 10=HTAB： MMT時，片層間距達到最大值 ，所以兩種結果比較得知：采用液相 法較固相法插層蒙脫土的效果更好，原因是蒙脫土在水溶液中分散效果好，呈剝離狀態(tài)，可是水溶液插層法制備可降解聚酯 /蒙脫土納米復合材料及其性能表征 20 溶液的除去工序較為麻煩，不易操作，且實驗得出的產(chǎn)物呈顆粒狀，接著還需研磨，這樣步驟繁多，所以綜合各種因素故 本文采用固相法插層蒙脫土即將50gMMT與 20gHTAB相互混合在室溫下機械攪拌 2h制得 OMMT即蒙脫土有機化處理。C ～ 70176。C 時 ψ=arcsin[()/]=76176。C 、 50176。另一方面，當溫度在 60℃ 以上時，明膠會發(fā)生一定程度的水解作用 ,明膠分子鏈間的氫鍵作用也顯著減小，分子間的相互纏結作用明顯減弱。可見如下表 5： 表 5 HTAB與蒙脫石不同攪拌時間的 d001的比較 無機土用量（份數(shù)） 5 5 5 插層劑用量（份數(shù)） 4 4 4 攪拌時間（ h） 2 4 6 2θ(deg) 層間距（ nm） 由表 5 可看出，隨著攪拌時間的增加， 2θ 角不斷地減小以致蒙脫土的片層間距不斷的增大，當攪拌時間為 6h 時為設定的攪拌時間最長，其層間距增至為溶液插層法制備可降解聚酯 /蒙脫土納米復合材料及其性能表征 16 nm 為最大值，并且峰形非常尖銳規(guī)整。最佳時間大約為 2 小時。； 當 2:5= HTAB:MMT 時 ψ 為 ψ=arcsin[()/]=32176。處分別對應原土和 1:5 HBTA:MMT 有機土的片層間距，由布拉格方程： 2dsinθ=nλ(n=0,1,….n) 其中 d為片層之間的平均距離， θ為半衍射角， λ（取值為 ）為衍射波長，可算出原土和有機土的片層分別為 和 。 示差掃描量熱分析（ DSC） 采用美國 TA 儀器公司 Q100 型差示掃描量熱儀對該復合材料的熱性能及結溶液插層法制備可降解聚酯 /蒙脫土納米復合材料及其性能表征 12 晶性能進行了分析。 采用固相法插層蒙脫土即將 50gMMT 與 20gHTAB 相互混合在室溫下機械攪拌 2h 制得 OMMT即蒙脫土有機化處理。蒙脫石被有機陽離子處理后，與插層的有機聚合物或有機小分子有了良好的親和性，這樣有機化合物可以較容易地插入到蒙脫石的層間。對于制備聚合物 /層狀無機礦物納米復合材料而 言，一般可選用 CEC 數(shù)值在80100meq/100g之間的粘土礦物。由于 MMT的負電荷一般多于正電荷，因此，為保持電中性，過剩的負電荷通過吸附層間陽離子如 Na+,Ca2+來補償 [22]，這就是蒙脫石礦物具有陽離子交換性質(zhì)的原因所在。n H2O，主要含 SiO2,Al2O3,其次是 Fe2O3,CaO,MgO,Na2O,K2O,尚有微量 Li、 Ni、 Zn、 Cr 等元素， MMT 之所以能具有廣泛的離子交換性能和吸附性能的基礎是因為化學組成造成的，其晶胞結構特點是由硅氧四面體和鋁氧八面體構成，四面體和八面體之間共享的氧原子形成高度有序的準二維片層，該片層厚，寬厚比約為 100nm~1000 nm，晶胞平行疊置如圖 1 所示。因此，聚合物基納米復合材料的研究已成為當前材料科學研究的 “熱點 ”和前沿課溶液插層法制備可降解聚酯 /蒙脫土納米復合材料及其性能表征 7 題，具有重大 的科學意義和廣闊的應用前景。 X 射線衍射 (XRD)分析表明 ,經(jīng) PLAPEG、 PEG 處理的蒙脫土層間距均增大 ,但 PLAPEG 處理的蒙脫土層間距較小 ,PLAPEG 共聚物中的 PLA 段難以進入蒙脫土片層。而將高聚物在熔融狀態(tài)下直接插層于具有層狀結構的粘土中，不需要借助于任何溶劑，工藝簡單， 對環(huán)境友好。 聚合物有機溶液插層 陳海群 [17]等人合成一種新型二聚陽離子表面活性劑 GeminiC12，一個分子中含有兩個季錢鹽陽離子，作為有機插層劑應用于蒙脫土的改性處理。結果表明 ,CR溶劑為四氫呋喃、插層溫度為 65℃ 、插層時間為 48 h、有機蛭石用量為 35 份時 ,插層效果良好。 許鑫華等 [12]LiClO4 對蒙脫土進行鋰化制備了鋰化蒙脫土，然后以鋰化蒙脫土和聚乙二醇進行溶液插層納米復合，熱重分析表明體系中的 LiClO4 降低了材料的耐熱性能，使用上限溫度為 115℃ ，而純聚乙二醇可耐溫 200℃ ，但對于通常希望在常溫下使用的固體電解質(zhì)來說，這一影響不大。 溶液插層法 單體溶液插層 所謂單體溶液插層就是將粘土分散在液態(tài)活性單體中，以單體插入到粘土的層間進行原位聚合形成有機聚合物插層復合材料的一種插層方法。 Shannon L等 [4]研究了三種非極性溶液在十六烷基改性后的蒙脫土上的吸附情況，發(fā)現(xiàn)在 50%CEC 以下，溶質(zhì)的吸附量隨著有機碳含量的減少而急劇減少。 2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 國外自五十年代起，就開始了有機蒙脫石的研究和開發(fā)。 PBAT 產(chǎn)品具有很高的韌性和很好的附著性，用于蔬菜、水果和肉類包裝， PBAT膜的濕蒸汽透 過率小于 50%。溶液插層法制備可降解聚酯 /蒙脫土納米復合材料及其 性能表征 i 目 錄 1 前言 ............................................................................................................................. 1 2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 ......................................................................................... 2 溶液插層法 ....................................................................................................... 3 單體溶液插層 ......................................................................................... 3 聚合物水溶液插層 ................................................................................. 3 聚合物乳液插層 ..................................................................................... 4 聚合物有機溶液插層 ............................................................................. 5 聚合物熔融插層法 ........................................................................................... 5 3 本實驗的目的及意義 ................................................................................................. 6 4 實驗 ............................................................................................................................ 7 材料與試劑 ...................................................................................................... 7 設備與儀器 ...................................................................................................... 7 試驗方法 .......................................................................................................... 8 蒙脫土的結構特征及插層原理 ............................................................ 8 蒙脫土有機化處理 .............................................................................. 10 復合材料的制備 .................................................................................. 11 復合材料性能的測試 .................................................................................... 11 復合材料的表征 ............................................................................................. 1