幾種高性能熱塑性樹脂與蒙脫土插層復(fù)合的研究.pdf

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1、第1期高分子學(xué)報No.12002年2月ACTAPOLYMERICASINICAFeb.，2002"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""幾種高性能熱塑性樹脂與蒙脫土插層復(fù)合的研究!呂建坤1秦明1柯毓才2漆宗能2益小蘇3!!（1浙江大學(xué)高分子復(fù)合材料研究所杭州310027）（2中國科學(xué)院化學(xué)研究所工程塑料國家重點實驗室北京100080）（3北京航空材料研究院先進(jìn)復(fù)合材料國防科技重點實驗室北京100095）摘要研究了PEK-C，PES，PEI和PSU4種剛性分子鏈高性能熱塑性樹脂與蒙脫土插層復(fù)合的行為，結(jié)

2、果表明通過溶液混合PEK-C和PES很容易插入到粘土層間并使粘土剝離，得到剝離型納米復(fù)合材料，而PEI和PSU不能插入到粘土層間，分析認(rèn)為插層能力的差異是由于它們與粘土間的作用力不同導(dǎo)致的.PEK-C和PES與粘土形成納米復(fù)合材料后，玻璃化溫度大幅度下降，但熱分解溫度有很大提高，認(rèn)為是由于體積很大而且剛硬的聚合物分子與粘土片層混合后形成了較大的自由體積，使玻璃化溫度下降，但聚合物端基與粘土間很強(qiáng)的作用力使它的熱解溫度提高.PEI和PSU與粘土復(fù)合后熱性能沒有明顯變化，說明如果粘土與聚合物間不能形成納米復(fù)合，不會對聚合物性能產(chǎn)生顯著影響.關(guān)鍵詞高性能熱塑性樹脂，粘土，納米復(fù)合，插層聚

3、醚酰亞胺PEI、聚醚砜PES、酚酞側(cè)基聚苯插層和剝離行為，發(fā)現(xiàn)了一些與其它類型聚合物/醚酮PEK-C和聚砜PSU等是一類分子剛性大、耐粘土插層復(fù)合所不同的現(xiàn)象.熱性好的無定形態(tài)高性能熱塑性樹脂，因為分子!實驗部分中含有大量的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出與通用工程塑料很不同的物理性能，尤其是它們的強(qiáng)度和耐熱!"!原材料性非常突出，韌性比熱固性樹脂好，因此這類材料PEK-C的分子結(jié)構(gòu)式為：在一些特殊領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用.聚合物插層層狀硅酸鹽是制備聚合物基納米復(fù)合材料的一種重要手段，已成功應(yīng)用于一些工程塑料和熱固性樹脂的改性［1~13］，但對剛性分子鏈的高性能熱塑性樹脂與粘土進(jìn)行復(fù)合的研究還比較少

4、.我們分別使用PEK-C，PEI，PES和PSU4由徐州工程塑料廠生產(chǎn)，該聚合物為無定型種剛性較大的熱塑性高分子材料與有機(jī)蒙脫土進(jìn)態(tài)，可溶于四氫呋喃、氯甲烷、氯乙烷等多種溶劑.行復(fù)合，制備了這些聚合物與粘土的納米復(fù)合材PEI的分子結(jié)構(gòu)為：料，并考查了粘土在這類剛性鏈熱塑性聚合物中由上海合成樹脂研究所生產(chǎn)提供，可溶于二氯甲由吉林大學(xué)生產(chǎn)提供，可溶于THF、二氯甲烷等溶烷等溶劑.劑.PES的分子結(jié)構(gòu)為：PSU的分子結(jié)構(gòu)為：!2001-04-06收稿，2001-06-15修稿；!!通訊聯(lián)系人7374高分子學(xué)報2002年由上海曙光化工廠生產(chǎn)，可溶于二甲基甲酰胺.出，有機(jī)土TJl的面間距為!

5、00l=2nm，與聚合物有機(jī)土：十八烷基三甲基銨蒙脫土CH3-PEK-C和PES復(fù)合后粘土的衍射峰完全消失（見（CH）（CH）N+-MOnt通過鈉基蒙脫土與十八烷圖ld和le），說明在這兩種復(fù)合材料中，粘土層間2l7333基三甲基氯銨在水介質(zhì)中進(jìn)行陽離子交換反應(yīng)制距已經(jīng)增大到XRD方法所不能檢測到的程度.對得，所使用的蒙脫土的離子交換容量（CEC）為于我們所使用的XRD儀，其最小入射角為2"=90mmOI/l00g土（即每l00g蒙脫土中含可交換陽l.5，根據(jù)Bragg方程2dsin2"="!，計算出儀器所離子90mmOI），陽離子交換反應(yīng)在80~90C進(jìn)行能檢測到的最大面間距為8

6、nm，復(fù)合材料中衍射l1，有機(jī)土的粒度小于200目，在本文中表示為峰消失說明粘土的面間距已超過這一值，即相鄰TJl.的粘土片層間的距離已超過7nm（蒙脫土片自身所使用的溶劑四氫呋喃、l，2-二氯乙烷、二甲后約lnm），比有機(jī)土原來的層間的距離lnm增基甲酰胺為通用的商業(yè)產(chǎn)品.大了至少6倍.這種情況下習(xí)慣上認(rèn)為粘土已完!"#聚合物/粘土納米復(fù)合材料的制備全剝離，以獨立的納米厚的片層形式分散在樹脂將5g有機(jī)土TJl分散在500mL所選定的溶中，所以PEK-C和PES與粘土混合后得到的是剝劑中，充分混合使粘土分散，然后將50g聚合物溶離型納米復(fù)合材料.而在PEI、PSU與粘土的混合解在里

7、面，在室溫下高速攪拌30min使聚合物與物中還保留著強(qiáng)烈的XRD衍射峰（見圖lb和粘土充分混合.將此混合液在脫模紙上流涎成膜，lc），其中PEI/TJl復(fù)合材料中粘土的層間距為揮發(fā)除去溶劑，得到聚合物/粘土復(fù)合材料膜.在2.2nm，僅比粘土原來的層間距2nm增大0.2nm，真空烘箱中加熱到l00C進(jìn)一步除去殘留的溶說明PEI基本沒有插入到粘土層間.PSU/TJl中劑，并將膜粉碎，得到聚合物/粘土復(fù)合材料粉料.粘土的層間距為2.38nm，情況與PES基本相同，制備PEK