氧化石墨烯助分散凹凸棒土納米復合物的制備及其在聚合物改性中的應用.pdf

1、作為天然的一維納米材料，凹凸棒土(ATT)價格低廉儲量豐富，是一種很有潛力的增強體，能夠提升聚合物的機械性能，但是凹凸棒土自身容易發(fā)生團聚、與聚合物基體的相容性較差。目前，由不同維度納米材料制備而成的多維納米復合材料開始成為研究熱點，利用不同維度納米材料團聚方式的差異組裝成特定的結(jié)構(gòu)，可以利用這些差異相互抑制彼此的團聚發(fā)生，提高與聚合物的相容性，同時這種多維納米復合材料兼有兩種材料各自的優(yōu)點。本文選取二維的氧化石墨烯(GO)為助分散載體

2、，一維的凹凸棒土為受體，組裝生成新型納米復合增強體，探究了納米復合增強體的制備及其在聚合物中的應用。本課題的主要研究內(nèi)容如下:
　　1、用硅烷偶聯(lián)劑KH550對凹凸棒土進行表面修飾，得到了含有氨基的改性凹凸棒土(ATT-KH550)，并選取二維的氧化石墨烯為納米載體，通過在水溶液中靜電組裝的方法制備氧化石墨烯助分散凹凸棒土(GO-ATT)。調(diào)節(jié)氧化石墨烯與改性凹凸棒土的比例，得到了凹凸棒土含量不同的GO-ATT增強體，并研究了其結(jié)

3、構(gòu)、形貌與性能。結(jié)果表明凹凸棒土均勻的附著于氧化石墨烯片層上，同時在組裝過程中氧化石墨烯片層沒有產(chǎn)生新的缺陷，氧化石墨烯和凹凸棒土的晶體結(jié)構(gòu)也沒有改變。隨著凹凸棒土含量的提升，GO-ATT的片層間距逐漸增大，熱穩(wěn)定性逐漸提升。
　　2、選取非極性的聚丙烯(PP)為聚合物基體，以凹凸棒土含量為90wt％的GO-ATT1∶9為增強填料，通過熔融共混法制備了不同GO-ATT1∶9含量的氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性PP復合材料(PP/GO

4、-ATT)，研究表明氧化石墨烯的引入改善了PP的熔融加工性能以及凹凸棒土在PP中的分散性，并提高了凹凸棒土對PP的增強作用。添加2wt％GO-ATT1∶9時，PP復合材料力學性能最好，其拉伸模量、楊氏模量和儲能模量分別比純PP提升了53.5％、143.8％和37.3％。由于GO-ATT的熱穩(wěn)定性不如凹凸棒土，所以GO-ATT對PP熱分解溫度的提升效果不及凹凸棒土。
　　3、本章選取水溶性的聚乙烯醇(PVA)為聚合物基體，以不同組成

5、的GO-ATT為增強填料，通過溶液共混法制備了氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性PVA復合材料(PVA/GO-ATT)，同時制備了聚乙烯醇/氧化石墨烯復合材料(PVA/GO)和聚乙烯醇/凹凸棒土復合材料（PVA/ATT）進行對比。實驗表明，氧化石墨烯的加入使凹凸棒土在PVA中的均勻分散，與單一的氧化石墨烯和凹凸棒土填料相比，GO-ATT具有更高的增強效率，氧化石墨烯和凹凸棒土表現(xiàn)出協(xié)同增強效應。GO-ATT中氧化石墨烯和凹凸棒土的比例為1∶9

6、時為最優(yōu)配比，此時PVA復合材料的力學性能和熱穩(wěn)定性最好，其儲能模量、拉伸強度和楊氏模量分別比純PVA提升了83.6％、41.4％和117.4％，熱分解溫度提升了103℃，甚至優(yōu)于凹凸棒土的改性效果。
　　4、選取非極性的聚苯乙烯(PS)為聚合物基體，以不同組成的GO-ATT為增強填料，通過溶液共混法制備了填料比為1wt％的氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性聚苯乙烯復合材料(PS/GO-ATT)，研究表明氧化石墨烯的引入改善了凹凸棒土在