介观尺度片状蛭石与耐高温聚合物复合膜的制备及其性能研究
介观尺度片状蛭石与耐高温聚合物复合膜的制备及其性能研究
【摘要】：聚合物/层状硅酸盐复合材料能大幅度提高材料的热力学和力学性能,有望成为制备高性能聚合物基复合材料的一种工艺简单的新方法。目前研究热点主要涉及聚合物材料与蒙脱土、二氧化硅等无机纳米粉体均匀混合以及聚合物/无机化合物混合体系的成膜性能的研究,而有机聚合物材料与片状蛭石复合的研究报道还未被检索到。蛭石属粘土矿物类,在高温下焙烧时体积会剧烈膨胀,具有优良的防火隔热性能。酚酞型聚芳醚砜(PES-C)和杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)两种耐高温聚合物均具有耐热等级高,尺寸稳定性好,易加工等优点。将介观尺度的片状蛭石与耐高温聚合物进行共混,利用L-S相转化法制成介观尺度片状蛭石与耐高温聚合物复合膜,对于优化耐高温聚合物的性能具有非常重要的意义。本文在课题组前期研究的基础上,主要以一次砂磨蛭石、有机蛭石、剥分蛭石和PES-C、PPESK为原料,采用超声波细胞粉碎使蛭石与耐高温聚合物共混,用L-S相转化法制备了片状蛭石/耐高温聚合物复合膜。系统地研究了片状蛭石/耐高温聚合物的热稳定性能、热隔绝性能和力学性能,取得了以下主要研究成果。采用水溶液阳离子交换法,制备了不同的有机季铵盐插层的有机蛭石,用X-射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TGA)表征了插层效果。采用加分散剂二次砂磨和高压微射流均质处理的有机蛭石,用XRD、FTIR、TGA、X射线荧光分析表征了二次砂磨和高压微射流均质后的有机蛭石。试验结果表明,用C12,C16,C22,Cd18插层的有机蛭石经过二次砂磨和高压微射流均质的外力作用能够是蛭石片层进一步剥离,得到剥分蛭石。采用L-S相转化法制备了一系列片状蛭石/耐高温聚合物复合材料,比较了复合材料与纯聚合物的热稳定性能、热隔绝性能和力学性能。结果表明:少量片状蛭石的加入能够提高耐高温聚合物的热稳定性,减缓热分解速率,同时提高复合膜的机械性能,但蛭石加入量过多时,蛭石颗粒会出现团聚现象,使复合膜的热稳定性和机械性能有所下降。加入少量蛭石能够有效的提高复合膜的隔热性能,当蛭石含量加入较多时,复合膜的隔热性能提高幅度逐渐减缓。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
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