【文章內(nèi)容簡介】 試,拉伸速度500mm/min，室溫。 X射線衍射（XRD）采用布魯克公司（Bruker AXS）D8 Advance型多晶X射線衍射儀來考察有機土、母料和復(fù)合材料中無機土片層間距的變化，Cu靶，后單色器，管電壓40KV，管電流100mA，176?！?76。，掃描速度1176。/min。利用布拉格方程： 2dsinθ=nλ (n=0,1,….n) 可算出片層001面的層間距d值，此時n=1。 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(fù)合材料的熱性能及結(jié)晶性能進行了分析。以10 oC/min的速率降溫至室溫，記錄放熱曲線；然后再次以10 oC/min的速率升溫至180 oC，記錄吸熱曲線。5 結(jié)果與討論 固相法插層蒙脫土的工藝研究　HTAB與蒙脫石不同比例含量產(chǎn)物的XRD測試分析盧鵡[26]采用溶液插層研究了不同插層劑的量對共聚聚丙烯酰胺（PAM）粘度的影響,研究了插層劑和酰胺（AM）共聚聚PAM的粘度與插層劑用量的關(guān)系,隨第二單體的增加每種共聚PAM的特性粘數(shù)都下降。這主要是插層劑所含的陽離子使共聚物的親水性增加，水化作用增強，高分子鏈互斥力減小，流體力學(xué)體積減小，粘度降低。另外共聚不易制得高分子量的PAM，且陽離子單體易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，分子量降低，也是導(dǎo)致共聚物的粘度降低的原因。圖3在攪拌溫度為30 oC，攪拌時間為2h下，HTAB與蒙脫石不同比例含量產(chǎn)物的X射線衍射圖。：圖3 HTAB與蒙脫石不同比例含量產(chǎn)物的X射線衍射圖由圖3可知，176。176。處分別對應(yīng)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（）為衍射波長?？梢娛榛谆寤@確已進入粘土片層中，并已將片層撐開至較大的距離,隨著HTAB的增加，層間距撐開至最大。譜圖的分析結(jié)果可見如下表4：表4 HTAB與蒙脫石不同比例含量的d001的比較無機土用量（份數(shù)）555555插層劑用量（份數(shù)）0123452θ(deg)層間距（nm） 由表4不難看出,角度（2θ）越小，蒙脫土層間距越大，說明插層效果更好，HTAB用量越多，片層間距就越大，當(dāng)HTAB用量達到5份時，,并且峰形非常尖銳規(guī)整。隨后，HTAB用量的增加對層間距的影響變得不明顯，可見插層劑（HTAB）的用量越大，片層的撐開效果就越明顯，但HTAB的用量并不是越大越好，當(dāng)HTAB：MMT達到1：1后,層間距已基本保持不變。根據(jù)鍵角、鍵長的基本數(shù)據(jù)和關(guān)系，如圖32所示 ，鍵角109176。，鍵角117176。， nm， nm。圖4 HTAB分子的伸直鏈模型當(dāng)1:5= HTAB:MMT時據(jù)計算公式sin ψ =()/L（其中ψ為分子伸直鏈與片層的夾角，d001為蒙脫土001面的層間距，L為插層劑分子鏈的長度，無機土片層厚度約為1nm）可計算出ψ=arcsin[()/]=24176。； 當(dāng)2:5= HTAB:MMT時ψ為ψ=arcsin[()/]=32176。；當(dāng)3:5= HTAB:MMT時ψ=arcsin[()/]=46176。；當(dāng)4:5=HTAB:MMT時ψ=arcsin[()/]=76176。；當(dāng)5:5=HTAB:MMT時ψ=arcsin[()/]無結(jié)果則說明達到該比例時不適合用sin ψ =()/L計算；所以提出雙斜立模型，計算公式為sinψ=()/2L，可計算出ψ=arcsin[()/]=34176。；假設(shè)成立。在未加入插層劑時， nm，此時HTAB屬于單層排列，當(dāng)加入插層劑14份時，則層間距里的HTAB屬于雙層排列或?qū)儆谛绷⑴帕?，而加?:5 HTAB:MMT時則屬于雙斜立排列?！TAB與蒙脫石不同攪拌時間產(chǎn)物的XRD測試分析徐宏德[27]研究采用溶液插層法制備NC，通過攪拌實現(xiàn)插層復(fù)合，因此，攪拌時間成為重要的影響因素。隨著混合時間的增加，層間距先增大后減小，表明增加攪拌時間可以促進SBS插入到OMMT層間，但無限增加時間并不有效，存在一最佳時間，到達此時間后，層間距不再增大，表明插層分子己達到飽和。最佳時間大約為2小時。圖5為在攪拌溫度為30 oC ，插層比例為 HTAB:MMT=4:5下，HTAB與蒙脫石不同攪拌時間產(chǎn)物的X射線衍射圖。從圖中可得出蒙脫石與HTAB不同攪拌時間時產(chǎn)物的層間距d001值。以下為不同攪拌時間所得到的OMMTXRD譜圖：圖5 HTAB與蒙脫石不同攪拌時間產(chǎn)物的X射線衍射圖由譜圖可知，隨著插層時間的延長，粘土(001)面的衍射峰向小角度方向移動，表明被插層的粘土比例在漸漸增加，由此可知，插層時間的延長，使得有更多的粘土被插層劑插入，插層粘土所占的比例得到提高。176。、176。、176。分別對應(yīng)攪拌時間2h、4 h、6h時的有機片層間距，由布拉格方程：2dsinθ=nλ(n=0,1,….n) nm、 nm、 nm?？梢娙缦卤?：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)）555插層劑用量（份數(shù)）444攪拌時間（h）2462θ(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(dāng)攪拌時間為6h時為設(shè)定的攪拌時間最長， nm為最大值，并且峰形非常尖銳規(guī)整。但不是攪拌時間越長越好，由本實驗結(jié)果可知，攪拌時間為2h，所得到OMMT的層間距已經(jīng)大于3nm，進一步增大攪拌時間，層間距的擴大幅度很小，所以攪拌2h為宜。當(dāng)攪拌時間為2h時ψ=arcsin[()/]=76176。；當(dāng)攪拌時間為4h時ψ=arcsin[()/]=31176。 當(dāng)攪拌時間為6h時ψ=arcsin[()/]=35176。；說明隨著攪拌時間的增加，層間距有不同的排列方式，在2h～4h之間屬于斜排列，而4h～6h之間屬于雙斜立排列。　HTAB與蒙脫石不同攪拌溫度的產(chǎn)物的XRD測試分析張紅磊[28]采用了溶液法研究了溫度對插層蒙脫土的影響，隨溫度的升高，吸附量迅速減少。一方面是因為隨著溫度的升高，明膠分子鏈的運動能力逐漸提高，每一個明膠分子鏈吸附在蒙脫土片層上的鏈段數(shù)目減少，而吸附形成的鏈環(huán)長度將增加，更容易從MMT的片層上脫離，從而使吸附量隨溫度的升高而下降。另一方面，當(dāng)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(jié)作用明顯減弱。熊開昱[29]研究了溫度對締合聚合物與蒙脫土顆粒的作用具有很大的影響，隨著溫度的升高，分子熱運動加快，聚丙烯酰胺(HPAM)與蒙脫土表面的氫鍵作用被削弱解吸附速率增加，同時水分子可以頂替掉已被吸附的聚合物大分子而與蒙脫土作用，故HPAM的吸附曲線隨溫度迅速下降。圖6為在攪拌時間為2h ，插層比例為 HTAB:MMT=4:5下，HTAB與蒙脫石不同攪拌溫度產(chǎn)物的X射線衍射圖。從圖中可得出蒙脫石與HTAB不同攪拌時間時產(chǎn)物的層間距d001值。以下為不同攪拌時間所制成的OMMT曲線圖：圖6 HTAB與蒙脫石不同攪拌溫度產(chǎn)物的X射線衍射圖由圖6可知，176。、176。、176。分別對應(yīng)攪拌時間30176。C、50176。C、70176。C時的有機片層間距，由布拉格方程：2dsinθ=nλ(n=0,1,….n) nm、 nm、 nm?？梢娙缦卤?：表6 HTAB與蒙脫石不同攪拌溫度的d001的比較無機土用量（份數(shù)）555插層劑用量（份數(shù)）444攪拌溫度（176。C）3050702θ(deg)層間距（nm）由表6可看出，隨著攪拌溫度的增高，2θ角不斷地減小以致蒙脫土的片層間距不斷的增大，當(dāng)攪拌時間為70176。C時為設(shè)定的攪拌最高溫度， nm為最大值，并且峰形非常尖銳規(guī)整，如繼續(xù)增溫攪拌的話，層間距增加不大，有可能會保持不變甚至呈下降的趨勢，所以說不是攪拌溫度越高越好，攪拌溫度要適宜，否則會影響其插層效果?？紤]能耗和設(shè)備優(yōu)化的問題，本文建議采用室溫攪拌即可達到較好的OMMT插層效果。當(dāng)攪拌溫度為30176。C時ψ=arcsin[()/]=76176。；當(dāng)攪拌時間為50176。C時ψ=arcsin[()/]=32176。 當(dāng)攪拌時間為70176。C時ψ=arcsin[()/]=32176。；說明隨著攪拌溫度的增高，層間距有不同的排列方式，在30176。C～50176。C之間屬于斜排列，而50176。C～70176。C之間屬于雙斜立排列。 液相法與固相法插層蒙脫土的工藝比較董良云等[8]采用液相法插層將鈉化后鈉基蒙脫石配成一定濃度的懸濁液。根據(jù)蒙脫石的陽離子交換容量在室溫條件下，邊攪拌邊加入有機改性劑(如十八烷基三甲銨，十六烷基溴化銨，溴代十四烷基吡啶等)反應(yīng)完成后，固液分液，用H2O+50%乙醇洗滌，真空干燥即制得有機改性蒙脫石。與液相法不同的，戈明亮等[30]采用三種不同固相法工藝：(1)按一定的比例分別稱取鈉基粘土(記為A)、十六烷基三甲基氯化銨，加入到500ml的三口燒瓶中，油浴加熱至80℃，并高速攪拌，反應(yīng)一定的時間后，取出得有機粘土(Org－Clay)，記為B；(2)按一定的比例分別稱取鈉基粘土、季鏻鹽插層劑，加入到500ml的三口燒瓶中，常溫下高速攪拌，反應(yīng)一定的時間后，取出得有機粘土(Org－Clay)，記為C；(3)按一定的比例分別稱取鈉基粘土、季鏻鹽插層劑和硅烷偶聯(lián)劑，加入到500ml的三口燒瓶中，室溫下，并高速攪拌，反應(yīng)8h后，取出得有機粘土(Org－Clay)。10份無機土（MMT）分散在200份水中,取若干份不同重量的十六烷基三甲基溴化銨(HTAB)對分散化的無機土進行插層處理，最后過濾、干燥、研磨，得到有機MMT。并對所得有機土的層間距進行XRD表征，見圖7。圖7 HTAB與蒙脫石不同比例含量產(chǎn)物的X射線衍射圖 由圖7可知，隨著插層劑HTAB用量的不斷增加，001面的一級衍射峰不斷向小角移動，通過布拉格公式2dsinθ=nλ計算出相應(yīng)的層間距，見表7。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