论文部分内容阅读
纳米材料因其特殊的性能受到全世界研究人员的关注,其中聚合物/层状硅酸盐(Polymer/Layered Silicate,PLS)纳米复合材料更是研究的热点之一。目前此类材料的研究主要集中于蒙脱石、蛭石等矿物。其原因在于蒙脱石和蛭石等矿物其结构层间单位晶胞的剩余负电荷量小于1,层间阳离子较容易被其他阳离子交换。金云母层间剩余负电荷等于1,层间K~+不能被其他阳离子交换,较难像蒙脱石和蛭石那样用于PLS纳米复合材料的制备。前人研究发现采用酸浸和加热的综合手段可明显降低蛭石和金云母的层间剩余电荷,进行无机铝柱撑。因此采用类似的方法对金云母进行结构修饰有望降低金云母层间剩余负电荷,使层间离子具有可交换性,能用于制备PLS纳米复合材料。本论文的工作主要分为两部分,第一部分对金云母进行结构修饰并进行有机改性实验,第二部分为环氧树脂/金云母纳米复合材料的制备与表征。在第一部分中,采用酸浸和加热的综合手段对金云母进行结构修饰,并对处理后的样品进行了钠化实验。研究了酸浓度、酸用量、反应时间以及加热温度等因素对样品处理效果的影响。对钠化后的样品进行了X射线表征,结果表明金云母d(001)衍射峰从初始的1.0nm移至1.2nm左右,说明层间K+与溶液中的Na~+发生了交换,Na~+进入了层间。将钠化后的样品与十六烷基三甲基溴化铵反应获得有机改性金云母。用X射线对其进行表征发现金云母d(001)衍射峰从1.2nm移至3.2nm,表明有机分子进入了层间,将层间距扩张了2.0nm左右。在第二部分中,用环氧树脂与有机改性金云母进行反应,得到环氧树脂/金云母纳米复合材料,并用X射线粉晶衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对制备的材料进行表征。研究了金云母添加量、混合时间以及固化剂添加方式等因素对金云母在环氧树脂中剥离程度的影响。力学性能测试表明当金云母含量为1wt%时复合材料的性能最好,与纯树脂相比,拉伸强度提高了32.33%,弯曲强度提高了53.77%,冲击强度提高了127%。电学性能测试表明当金云母含量为1wt%时,复合材料体积电导率和表面电导率分别比纯树脂提高了2个数量级和4个数量级。