選用兩種有機插層劑（十八烷基季銨鹽和雙十八烷基芐基季銨鹽）處理的蒙脫土,采用熔融共混的方法,分別制備了無相容劑和以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）為相容劑的交聯(lián)聚乙烯/蒙脫土（XLPE/OMMT）納米復(fù)合體系,并對納米復(fù)合材料的機械性能進行了測試。結(jié)果表明,加入的有機化OMMT與交聯(lián)聚乙烯形成了較大的界面相互作用力,限制了交聯(lián)聚乙烯分子鏈段的運動,可顯著提高納米復(fù)合材料的拉伸強度、斷裂能和彈性模量。插層效果好的納米復(fù)合材料,高溫段的儲能模量最大提高了4倍。采用熱失重分析儀（TGA）研究了有機插層劑對熱穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表明,有機化OMMT的均勻分散的片層狀結(jié)構(gòu),可阻隔氧及揮發(fā)性降解產(chǎn)物的滲透與擴散,阻隔基體與燃燒區(qū)的熱質(zhì)傳遞,從而顯著提高納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。有機化OMMT的插層分散效果是影響納米復(fù)合體系機械性能和熱穩(wěn)定性的關(guān)鍵。 

【文章來源】：塑料工業(yè). 2016,44(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

XLPE及XLPE/OMMT復(fù)合試樣的儲能模量隨溫度變化關(guān)系

片層與XLPE的界面作用力，反應(yīng)在XLPE/OM-MT1復(fù)合試樣中，高溫段儲能模量遠高于純XLPE試樣。而OMMT2的有機插層劑由于其空間位阻效應(yīng)，插層劑與PE極性不匹配，聚乙烯分子鏈插層效果不理想，直接加入OMMT2的XLPE/OMMT2復(fù)合試樣插層間距大于加有相容劑的XLPE/EVA/OMMT2試樣，插入片層間的聚乙烯分子鏈對外界應(yīng)力產(chǎn)生積極響應(yīng)，所以XLPE/OMMT2復(fù)合試樣的儲能模量較大。而加有相容劑的XLPE/EVA/OMMT2復(fù)合試樣，片層外的大長分子鏈形變消耗了較多的能量，表現(xiàn)出了儲能模量較校2.2有機插層劑對納米復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的影響圖2、3分別是兩種OMMT粉末及XLPE/EVA/OMMT復(fù)合試樣的熱重及微分曲線，表4、5中列出了相關(guān)的熱重參數(shù)。從圖2可以看出，兩種有機化OMMT的熱重微分曲線明顯不同，OMMT1粉末在266℃附近有一個微小的失重峰，在325℃左右有一個大失重峰值;而OMMT2分別在310、402℃有兩個較大的微分峰值。OMMT2的分解起始溫度略高于OMMT1的。由于使用了兩種有機插層劑(十八烷基季銨鹽和雙十八烷基芐基季銨鹽)處理蒙脫土，因此造成這種峰值差異的主要原因可能與兩種OMMT的有機插層劑有關(guān)。OMMT1的表面插層劑是一種十八烷基季銨鹽，對應(yīng)一個主微分峰值，266℃出現(xiàn)的小峰有可能是銨鹽中的甲基首先從基體中脫離分解造成的，而OMMT2的表面有機插層劑為雙十八烷基芐基季銨鹽，分別在310℃附近連接兩個碳鏈的氨基分解出現(xiàn)一個峰，402℃碳鏈分解出另一個峰，所以微分曲線中表現(xiàn)出兩個明顯分離的峰值點。由此可見，有機碳鏈愈長，分解溫度愈高。a－TG曲線b－DTG曲線圖2兩種OMMT粉末的TG及DTG曲線Fig2TGandDTGcurvesoftwokindsofOMMTpowder表4OMMT粉末TG分析參數(shù)Tab4TGanalysisparametersofOMMTpowder失重5%的溫度/℃失重10%的溫度

第44卷第11期李秀峰，等:有機插層劑對交聯(lián)聚乙烯/OMMT納米復(fù)合電介質(zhì)機械性能與熱穩(wěn)定性的影響a－TG曲線b－DTG曲線圖3XLPE及XLPE/EVA/OMMT納米復(fù)合材料的TG及DTG曲線Fig3TGandDTGcurvesofXLPEandXLPE/OMMTnanocomposites表5XLPE及XLPE/EVA/OMMT納米復(fù)合材料TG分析參數(shù)Tab5TGanalysisparametersofXLPEandXLPE/OMMTnanocomposites試樣失重5%的溫度/℃失重50%的溫度/℃微分重量峰值溫度/℃殘?zhí)柯?%XLPE441.7475.7479.52.11XLPE/EVA/OMMT1449.8481.2484.78.9XLPE/EVA/OMMT2456.2485.6489.48.33結(jié)論1)OMMT與聚合物基體形成的較大的界面相互作用力，限制了分子鏈段的運動，提高了復(fù)合材料的拉伸強度、斷裂能和儲能模量。DMA揭示出插層分散效果好的納米復(fù)合材料，在晶體全部融化的橡膠態(tài)，聚合物－納米粒子之間的界面效應(yīng)仍然存在，起著限制分子鏈段的運動的作用，呈現(xiàn)出大于10MPa的彈性模量。OMMT的加入能夠提高納米聚合物高溫段的儲能模量，提高的程度與聚乙烯插入MMT的層間程度有關(guān)。2)有機OMMT的加入，可顯著提高納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，有機插層劑種類的不同，對納米復(fù)合材料生成結(jié)構(gòu)碳的促進作用也不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)碳生成的質(zhì)量分數(shù)也不同。參考文獻［1］MICHALA，PHILIPPLED．Polymer-layeredsilicatenano-composites:Preparation，propertiesandusesofanewclassofmaterials［Ｒ］．MaterSciEngA，2000，28:1－63．［2］BATBAATAＲT，OYUNBILEGD．Morphologyandperform-anceofsilanefuncyionlizedorganoclayinpolypropylenema-trix［C］//20127thInternationalForumonStrategicTech-nology．WashingtonDC:IEEE，2012:1－3．［3］CHUIFC，F(xiàn)USW，CHUANGWT，etal．Fabricationandcharacterizationofp

【參考文獻】：
期刊論文
[1]聚合物阻燃新途徑——聚合物/粘土納米復(fù)合材料的特殊阻燃性[J]. 舒中俊,漆宗能,王佛松.  高分子通報. 2000(04)



本文編號：3210020