酚醛_蒙脱土和KH550_埃洛石复配改性尼龙6的制备及性能_赖登旺

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埃洛石纳米管热敏复合微球的制备及吸附性能

埃洛石纳米管热敏复合微球的制备及吸附性能蔡力锋;林旺;林素英;蔡丽芳;黄旭心【摘要】通过种子乳液聚合法在埃洛石纳米管(HNTs)表面包覆聚N异丙基丙烯酰胺(PNIPAM),制备了HNTs/PNIPAM热敏复合微球.利用红外光谱仪(FT-IR)、粒度仪、比表面积测试仪(BET)对复合微球的结构和形貌进行了分析,通过分光光度法研究了复合微球对亚甲基蓝的吸附性能.结果表明,复合微球粒径约为1.8μm,比表面积约为18.2m2/g;其体积相转变温度约为33.6℃,具有热敏性.实验条件下,复合微球对溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附率为99.4％,吸附MB后的复合微球在室温下再生60min后,MB解吸附趋于平衡,进一步在40℃进行解吸附时,微球中MB可以进一步释放.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2013(044)010【总页数】4页(P1428-1430,1436)【关键词】埃洛石纳米管;聚N-异丙基丙烯酰胺;热敏;复合微球;吸附【作者】蔡力锋;林旺;林素英;蔡丽芳;黄旭心【作者单位】福建省高校生态环境及其信息图谱重点实验室,福建莆田351100;莆田学院环境与生命科学系,福建莆田351100;福建省高校生态环境及其信息图谱重点实验室,福建莆田351100;莆田学院环境与生命科学系,福建莆田351100;福建省高校生态环境及其信息图谱重点实验室,福建莆田351100;莆田学院环境与生命科学系,福建莆田351100;福建省高校生态环境及其信息图谱重点实验室,福建莆田351100;莆田学院环境与生命科学系,福建莆田351100;福建省高校生态环境及其信息图谱重点实验室,福建莆田351100;莆田学院环境与生命科学系,福建莆田351100【正文语种】中文【中图分类】TB3811 引言吸附法的废水处理效果在很大程度上取决于吸附材料的性能，因此，设计合成具有特定结构的吸附材料成为该领域的热点［1-3］。

埃洛石纳米管(halloysite nanotubes，HNTs)是一种天然的沉积铝硅酸盐，其具有纳米级的中空管状结构、高比表面积等特点，可以为特征官能团之间的亲和提供较大的接触面积，使其具有优越的吸附性能;HNTs表面含有大量的—OH官能团，便于对其进行表面化学改性;此外，HNTs来源广泛，价格低廉。

尼龙6对聚丙烯协同无卤阻燃作用研究的开题报告

蒙脱土/尼龙6对聚丙烯协同无卤阻燃作用研究的开题报告一、研究背景随着现代化建筑和电子信息技术的快速发展，聚合物材料在人们日常生活和各行业中应用越来越广泛，但由于其易燃、有毒等特性也带来了一定的安全隐患。

因此，阻燃材料的研发成为一个十分重要的方向。

目前，阻燃技术主要分为添加型和协同型两种。

添加型阻燃剂在材料制备过程中加入，在发生火灾时分解并吸收释放出来的热量，从而抑制火势扩散；而协同型阻燃剂则是将两种或多种不同的阻燃剂进行复合，以增强阻燃效果。

二、研究内容及目的本文针对蒙脱土与尼龙6协同无卤阻燃材料的相关领域展开研究。

具体内容如下：1.选定蒙脱土和尼龙6作为研究对象，通过变量实验设计方法研究不同比例下的蒙脱土和尼龙6协同无卤阻燃效果；2.通过热失重分析、热重分析和SEM等仪器对材料进行性能测试和表征，探究协同无卤阻燃剂的加入对材料性能的影响；3.总结对比添加型和协同型阻燃剂的阻燃效果，找出蒙脱土/尼龙6协同无卤阻燃材料的特点和优势。

研究目的旨在为该领域的阻燃技术提供新的理论和实践依据，提高材料安全性。

三、研究方法与技术路线1.材料制备：采用熔融共混法，将蒙脱土与尼龙6按照一定的比例混合，并加入无卤阻燃剂，在混合中加入助剂和稳定剂，均匀混合后通过注塑成型获得目标材料。

2.性能测试：利用热失重分析仪对合成材料进行热稳定性测试，利用差示扫描量热仪测试其热重降解的温度和反应热；同时，用扫描电子显微镜（SEM）观察其表面形貌和组织结构。

3.数据分析：采用多元回归分析方法，对研究的数据进行综合分析，并通过对比其他阻燃剂的效果，总结研究结果及对材料的改良工作。

四、研究意义本文的研究结果对提高现代化建筑、电子信息等领域聚合物材料的安全性以及改善人们的生产生活环境具有重要意义。

本研究具有一定的创新性和应用价值，并可为该领域的后续研究提供参考。

熔体插层制备尼龙6_蒙脱土纳米复合材料的性能表征

＊1997-06-23收稿,1997-08-21修稿;国家自然科学基金资助课题;＊＊通讯联系人熔体插层制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的性能表征＊刘立敏　乔　放　朱晓光　漆宗能＊＊(中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室　北京　100080)陈国庆(大庆石油管理局实业公司　大庆　163453)摘　要　通过熔体插层成功地制备了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,测试了力学性能、耐热性能和耐溶剂性.通过T EM 、WAXD 、DSC 等手段,研究了结构与结晶行为,并与插层聚合的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料进行了对比.实验表明通过熔体插层可使尼龙6基体插层于蒙脱土中,所得到的复合物的性能较尼龙6有很大提高,且与插层聚合的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的性能相当.关键词　熔体插层,纳米复合,蒙脱土,尼龙6插层复合是制备高性能复合材料的有效手段之一,它是将高分子插层于层状结构的硅酸盐填料中,如蛭石、云母、蒙脱土[1,2]等.蒙脱土由1nm 厚的硅酸盐片层组成,片层中间吸附有可交换的K +、Ca 2+、Mg 2+、Cs +等离子,片层间距一般在0.96～2.1nm 之间变化[3].插层剂进入硅酸盐片层之间,可使片层间距扩大,在随后的聚合加工过程中可剥离为纳米片层均匀地分散于聚合物基体中,因而得到的纳米复合材料具有不同与一般复合材料的物理力学特性.插层复合一般有两种方式,单体预先插层于层状结构的填料中然后聚合成高分子,或者高分子在溶液中或聚合物熔体直接插层于层状结构填料中[4].熔体插层是应用传统的聚合物加工工艺制备纳米复合材料的新方法,这种方法不需任何溶剂,工艺简单,易于工业化应用.由于无机填料表面能比有机高分子材料表面能高很多,因而在加工过程中易聚集成团,难以达到均匀分散.为此,本文通过对填料进行插层处理,改善了其与高聚物基体之间的相容性,并利用受限空间内的力化学作用加强了基体与填料之间的相互作用,从而使熔体插层制备纳米复合材料成为可能.我们选用经特定插层处理的钠基蒙脱土作为填料,高聚物选用尼龙6,以双螺杆挤出机制备了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,研究了复合材料的结构、组成与性能.1　实验部分1.1　原材料蒙脱土,中国科学院化工冶金研究所提供,粒径40～70μm ,阳离子交换容量为第3期1998年6月高　分　子　学　报ACTA PO LYM ERICA SINICA No .3Jun .,1998304100meq /100g 土.蒙脱土的插层处理参见文献[5].尼龙6,扬州有机化工厂产品,相对粘度为2.5.1.2　复合材料的制备尼龙6在90℃下经鼓风干燥12h 后真空干燥6h .按配方将不同比例的蒙脱土和尼龙6混匀后在双螺杆挤出机上挤出,造粒干燥后注射成标准样条.1.3　性能测试1.3.1　力学性能测试　在英国产Instron 1122型万能试验机上按ASTM D618标准测试拉伸性能.用CSS -1101型试验机按ASTM D790标准测试弯曲性能.冲击强度在XJ -300A 型冲击试验机上按AS TM D265标准测试.热变形温度用RW -3型热变形试验仪按ASTM D648标准测试.1.3.2　X -射线衍射　为研究插层前后蒙脱土层间距变化和蒙脱土对尼龙6结晶行为的影响,用日本理学D /max -RB 型12KW X -射线衍射仪连续记谱扫描.CuK α辐射,后单色管,管电压40KV ,管电流30mA ,扫描速度2°/min ,扫描范围1～40°,样品尺寸为1cm ×1cm ×0.1cm .1.3.3　示差扫描量热法(DSC )　用Perkin -Elmer DSC7型热分析仪测量尼龙6在插层前后的热焓变化及结晶温度的变化,扫描范围80℃～250℃,扫描速度5℃/min .1.3.4　透射电镜(TEM )　用日立H -800型透射电镜观测了插层前后硅酸盐片层厚度的变化,加速电压100KV ,低电子束流小于10mA .制样采用冷冻超薄切片.1.3.5　Molau 实验[6～8]　用Molau 实验考察熔体插层后尼龙6基体与蒙脱土之间结合作用的强弱,取0.8g 试样颗粒分别置于试管中,加入8m L 甲酸,静置一周,观察其乳化现象.2　结果与讨论2.1　力学性能本文测试了不同蒙脱土含量的尼龙6/蒙脱土纳米复合物的力学性能.表1列出了蒙脱土含量为4.2w t %时的测试结果,并与尼龙6的性能作了对比.由表中数据可见,复合材料的热变形温度(HDT )由纯尼龙6的62℃升高到112℃,屈服强度是尼龙6的1.35倍,弯曲强度提高了60%,弯曲模量提高了70%,增强效果明显超过了传统共混复合材料的增强幅度,且冲击韧性基本保持.与插层聚合的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料[9]相比,性能相当.图1～4是尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的性能随蒙脱土含量变化的情况.由图1可见,蒙脱土含量在10w t %以下时,热变形温度随蒙脱土的含量呈线性迅速增加,当蒙脱土含量在10w t %以上时,热变形温度的变化趋于缓和.复合材料的力学性能与蒙脱土含量间的关系与之类似.弯曲性能(如图2示)在蒙脱土含量约为3w t %时达到最大值,蒙脱土含量再增加,弯曲性能变化不大,基本上是一个平台.蒙脱土含量在10w t %以下时,拉伸模量(见图3)与蒙脱土含量之间近似呈线性关系,蒙脱土含量再增加,拉伸模量的增加幅度也有所降低.图4是复合材料的缺口冲击强度与蒙脱土含量的关系曲线,可见,冲击强度随蒙脱土含量升高略有下降,但降低不多,冲击韧性基本保持.3053期刘立敏等:熔体插层制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的性能表征由以上结果可知,蒙脱土在含量很低时,就有很强的增强作用,且不损伤其冲击韧性,表明填料与基体间存在很强的相互作用,这种强的增强作用可归因于蒙脱土晶片在尼龙6基体中纳米尺度的分散.综合考虑蒙脱土对尼龙6各项性能指标的改善作用可知熔体插层制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料时,蒙脱土的最佳用量为5%～10w t %.T able 1　Properties of nylon 6/montmorillon ite nanocompos itesProperties Nylon 6/Mont .Nan ocomp osites (4.2w t %)Nylon 6Yi eld strength (MPa )91.368.2Tens il e mod ulus (GPs )4.13.0Fl exural Strength (MPa )15093.5Fl exural Mod ulus (GPa )4.22.4Notched iz od impact stren gth (J /m )26.028.0Heat distortion temperature (℃)112621.82MPa Fig .1　The heat distortion temp erature of n ylon 6/mont .n anocomposites Fig .2　The flexible prop erties of nylon 6/mont .nanocomposites　Fig .3　The tens ile modulu s of n ylon 6/mont .nan ocomp osites Fig .4　The notched Izod impact strength of nylon 6/mont .n anocomp osites306高分子学报1998年2.2　蒙脱土对尼龙6晶型的影响尼龙6是一种多晶型聚合物,通常有α和γ两种晶型,其结晶状况和热历史有很大关系,不同的结晶条件所得到的晶型分布是不同的[10～12].通常尼龙6以α晶型存在,其晶区中分子链完全伸展,亚甲基链段和酰胺基团处于同一平面内,分子链之间由氢键连接,成为平面片层.γ晶型通常是不太稳定的晶型,分子链间的氢键方向接近于垂直碳骨架平面,连接成打褶的片层.我们通过对熔体插层制备的尼龙6/蒙脱土复合材料进行WAXD 研究,发现蒙脱土的引入对尼龙6的晶型有很大影响.Fig .5　X -ray d iffraction s cans for :(a )n ylon 6;(b )n ylon 6/mont .(anneal ed );c )n ylon 6/mont .(unann ealled )图5是填充与未填充尼龙体系的WAXD 实验结果.纯尼龙体系显示两个典型的α晶体的衍射峰.填充体系则在衍射角2θ=21.5°处出现了一个非常明显的γ晶的(110)面的衍射峰.对退火前后的试样作对比可发现:未退火的试样仅有一γ晶衍射峰,退火后的试样(消除了热历史的影响)的谱图不仅具有一个γ晶(110)面的衍射峰,而且出现了两个α晶的典型衍射峰,说明蒙脱土的加入有促进γ晶生成的作用.X -射线衍射结果还表明,随蒙脱土含量的增加,试样的WAXD 谱图中的γ晶的衍射峰逐渐加强,由此可推断蒙脱土在尼龙6结晶过程中起到了异相成核作用.2.3　熔融和结晶行为Fig .6　DSC cooling scans of samples (a )nyl on 6;(b )nyl on 6/mont .10w t %;(c )nylon 6/mont .5w t %;(d )nyl on 6/mont .3w t %;(e )nylon 6/mon t .1w t %Fig .7　The in flu ence of clay content (w t %)on nylon 6/mont .comp osites 'relative crystall in ity an d s upercoolingextent 将两种体系的尼龙6熔融后以10℃/min 的速度冷却到室温,DSC 结果(见图6)表明所有试样均呈现单一放热峰,但峰形和结晶温度均发生了明显变化.蒙脱土的加入使尼龙6的结晶温度提高,结晶峰宽度变窄,表明蒙脱土在尼龙6的结晶过程中起到了异相成核作用,使尼龙6的结晶速率提高.蒙脱土含量与尼龙6结晶度和过冷度的关系如图7所示,可见,蒙脱土对尼龙6的结晶度影响不大,对过冷度的影响则较大,蒙脱土含量很低时3073期刘立敏等:熔体插层制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的性能表征(1w t %),过冷度就由0.22降低到0.15,蒙脱土含量继续增加,过冷度变化不大.Fig .8　DSC heating scan ing of s amp les :(a )nylon 6;(b )nylon 6/mont .composites DSC 升温扫描显示(见图8),纯尼龙只有一个α晶型晶体的熔融峰,熔体插层后的试样则表现为熔融双峰,较高的峰对应于α晶型晶体的熔化,较低的峰对应于γ晶型晶体的熔融峰[5,13],这与WAXD 的结果是一致的.2.4　X -射线衍射研究通过X -射线衍射测试了蒙脱土片层插层前后层间距的变化.图9是蒙脱土及其复合材料的衍射曲线.蒙脱土含量为10.5%时,蒙脱土的衍射峰向小角方向移动,由熔体插层前的5.7°减小到2.48°,根据Bragg 公式,2dsin θ=λ可计算出硅酸盐片层间的距离由原来的1.55nm 增加到3.68nm .这表明尼龙6的高分子链在熔融挤出过程中已进入到硅酸盐片层之间使层间距发生了膨胀.当蒙脱土含量为10%以下时,没有观测到衍射峰的移动,而衍射角为5.7°的衍射峰强度大大降低,由此说明蒙脱土的片层被撑开得更大,有可能被解离成纳米片层而无规分散于尼龙6基体中.Fig .9　X -ray d iffraction s cans for :(a )mont .;(b )nylon 6/mont .(10.5w t %)Fig .10　The disp ers ion of samples in theformic acid sol u tion s :(a )NCH ;(b )n ylon 62.5　分散相纳米结构表征为进一步研究蒙脱土与基体之间的相互作用,通过Molau 实验测试了复合材料在甲醇溶液中的溶解和抽提状况.图10是甲酸溶解实验的结果,尼龙6/蒙脱土纳米复合材料中的蒙脱土以胶体形式均匀稳定分散于甲酸溶液中,蒙脱土不沉降、不分相.经甲酸抽提的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的蒙脱土的红外光谱图上仍有明显的N —H (1540cm -1)、308高分子学报1998年C —O (1640cm -1)和N —H (3300cm -1)吸收峰.以上结果说明复合材料中蒙脱土的粒径足够细以致不沉降,而且蒙脱土与尼龙6基体之间有强的相互作用,填料与聚合物基体间的界面作用得到很大改善.用透射电镜进一步观测了蒙脱土片层在尼龙6基体中的分散情况,见图11.图中的白色亮区是聚合物基体,黑色暗区是分散在尼龙6基体中的蒙脱土片层,可见蒙脱土片层均匀分散于尼龙6基体中,经统计计算片层厚度为20～50nm .为进一步细观蒙脱土片层的细微结构,我们采用高分辨率的透射电镜进行了观测(图12),可见其结构与未插层的硅酸盐类似,但片层间距大大增加,计算得知片层间距为2～5nm ,远大于硅酸盐片层本身厚度,说明高分子链已插入片层之间,硅酸盐片层被撑开,这与WAXD的研究结果是一致Fig .11　Thetransmis sion electron micrograph ofthe nylon 6/mont .nanocomposites Fig .12　The high resolution transmiss ion electron micrograp h of nylon 6/mont .nanocompos ites 的;在图12中还可看到由几个硅酸盐片层构成的片层结构,它们相当于十几个纳米厚的硅酸盐片层.由此可见,在熔体插层过程中不仅尼龙6的高分子链能插层进入片层之间使其发生膨胀,而且蒙脱土片层能被剥离成纳米尺寸的片层无规分散于高分子基体中.从以上实验结果可知,通过熔体插层使蒙脱土在尼龙6基体中达到了纳米尺度的分散,形成了聚合物基纳米复合材料.REFERENCES1　Wu J ,Lern er M M .Chem Mater 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Science& Engineering(高分子材料科学与工程),1991,(3):28～35PREPARATION AND PR OPERTIES OF NYLON6/MONTMORRINITE NANOC OMPOSITES BY MELT INTERC ALATION PR OCESSLIU Limin,QIAO Fang,ZHU Xiaoguang,QI Zong neng(S tate Key La bo ra t ory of Engine ering P las tics,Ins titute of Ch em istry,Chines e Academy of Sci enc es,Beijing　100080)CHEN Guoqing(Da qing Petrol eum Managing Bureau,Da qing　163453)A bstract　The Ny lon6/montorillonite nanocomposites are successfully prepared through melt intercalation process.The crystallization behavio r of nanocomposites is studied by means of WAXD and DSC.The results show that the nanocomposites have a crystal structure and crystallization behavior different from that of Nylon6.The presence of clay in the nanocomposites increases the crystallization temperature of Ny lon6,narrow s the w idth of the crystalline peak and inducesγcrystalline form.Mechanical property testing show s that the nanocomposites is superior to Nylon6in terms of heat distortion temperature,tensile streng th and modulus without sacrificing its impact strength.The performance improvement of the composite at low filler content is superior to that of conventional counterpart composites.This is due to the nanoscale effect and the strong interaction between Nylon6m atrix and montmo rillonite interface as revealing in X-ray diffraction,transmission electron microscopy and Molau testing.Key words　Melt intercalation,Nanocomposites,Nylon6,Montmo rillonite。

熔融插层法制备尼龙66蒙脱土纳米复合材料

参考文献：
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１９Ｓ７，２８：４４７
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３ＬＩＵＬＭ，ＯｌｚＮ虮ｄＺＨＵＸＧＪ＾ｐｐｌＰｏｌｙｍ￥ｃｉ
】９９吼７ｌｌ１３３
ＭＥＬ＿Ｔ－ｌＮＴＥＲＣＡＷＩＯＮＳＹＮＴＨＥＳＩＳＯＦＮＹＬＯＮ６６／ＭＯＮＴＭＯＲＩＬＬＯＮＩＴＥ
尺寸较均匀地分散于尼龙６６基体中。
图３是所得的尼龙６６／０ＭＭ．Ｔ复合物的Ｍｏｌａｕ实验结果．可以发现ｂ试管呈透明状；而ａ试管呈均一的乳白色液体，不分层，不沉降，表明蒙脱土可以稳定地悬浮在尼龙６６的甲酸溶液中。这是由于蒙脱土在尼龙６６中达到了纳米级分散、界面结合良好的缘故。
表１是尼龙６６Ｋ）ＭＭＴ复合物的力学性能及热性能．可以发现．对于尼龙６６／ＭＭＴ复合物来说，性能提高不大，甚至有所下降。这是因为蒙脱土以原始尺寸（微米级）分散在尼龙６６基体当中．界面相互作用弱，因此增强效果差。而对于尼龙６６／ＯＭＭｌ’复合物．其各项力学性能均有提高。其中，拉伸强度提高８．１％；弹性模量提高１８．５％：冲击
2.学位论文赵忠夫插层剂在聚合物熔融插层蒙脱土中的作用 2003
近年来,由于有机和无机成分在纳米尺寸上的结合而带来的优异性能使得聚合物/蒙脱土纳米复合材料得到广泛关注.在诸多方法中,因能够使用传统的聚合物熔融挤出、共混等加工设备而无需额外的设备投资,投资低、见效快而且对周围环境没有污染等优点,熔融插层法倍受青睐.然而,通常认为亲油性聚合物无法直接插层蒙脱土,而需要预先用插层剂处理蒙脱土.大多数聚合物是亲油性的,这将大大增加制备材料的成本和工艺的复杂性,并因引入了小分子插层剂而有损材料性能的提高,从而阻碍了该技术的应用和推广.该文从理论上研究了插层剂用量对有机化蒙脱土及聚合物/蒙脱土纳米复合材料微观结构的影响,探索一种无需改性蒙脱土或用很少插层剂改性蒙脱土的制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的方法.

蒙脱土_尼龙6复合材料的阻燃性能和力学性能

第30卷第4期2009年8月青岛科技大学学报(自然科学版)Jo urnal of Qing dao U niver sity o f Science and T echno lo gy (N atural Science Edition)V ol.30N o.4A ug.2009文章编号:1672-6987(2009)04-0345-04蒙脱土/尼龙6复合材料的阻燃性能和力学性能谷慧敏,张军*,黄林琳(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042)摘要:通过挤出注塑的方法制备了尼龙6(PA6)/蒙脱土插层复合材料,并考察了材料的阻燃性能和力学性能。

结果表明,红磷加入PA 6/OMM T 复合材料后,无熔滴现象并且阻燃级别达到FH -1;当有机蒙脱土用量为质量分数5%~7%时,该复合材料的综合性能较好。

关键词:蒙脱土;尼龙6;燃烧性能中图分类号:T Q 323.6 文献标识码:AFlame Retardancy and Mechanical Properties ofPA6/Montmorillonite CompositesGU Hu-i min,ZHANG Jun,HUANG Lin -lin(Key Laboratory of Rubber -Plastics ,M in istry of Education,Qin gdao University of Science and Techn ology,Qingdao 266042,China)Abstract:M ontmor illonite/Nylo n6com posites w ere pr epared by extrusion -injectio n mo deling metho d.Flam e retardancy of the composites w ere characterized by therm al g rav ity analy sis,limited ox yg en index,and U L94plastic com bustion testing ,w hiletheir mechanical properties w ere studied by impact testing.The results show ed that the PA6/OM MT com po sites with addition of red phosphorus can pass the UL94test and ex -hibit the best pr operty combinations w hen the mass fraction of OM MT is betw een 5%~7%.Key w ords:montmorillo nite;Ny lon6;com bustion proper ty 收稿日期:2007-11-26作者简介:谷慧敏(1982~),女,硕士研究生. *通讯联系人.近年来,聚合物/蒙脱土复合材料作为一种高效能改性材料的研究迅速兴起[1-2]。

KH550疏水改性埃洛石的表征与研究

２ＴｍｅｗＭａｅｉｅｈｏｏｙｏ，ｔ，ｈｚｏｕａ１００Ｃｉａ）．ｉｓＮｅｔｒｌｃｎｌｇ．ｄＺｕｈｕＨｎｎ４２０，ｈｎａＴＣＬ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＨａｌｙｉｓｓｒａｅｍｏｉｅｙＫＨ５０，ｎｅｅｆｃｆｈｍｏｎｆＫＨ５０ｏｈａｅｏｓａｔａｉｎｌｓｔｗａｕｆｃｄｆｄｂｏｅｉ５ａｄｔｆｅｔｅａｕｔｈｏｔｏ５ｎｔｅｒｔｆｌｃｉｔＯｔｖ
摘
要：实验通过一氨丙基三乙氧基硅烷（Ｈ５０）面改性埃洛石，研究了ＫＨ５），Ｋ５表５０用量对其活化率的影
响。利用红外光谱、热重分析、接触角分析和透射电镜等手段对其进行了表征。结果表明：Ｋ５Ｈ５０能很好地表
面接枝于埃洛石上，经添加质量分数为２％的Ｋ５Ｈ５０改性后的埃洛石的活化率接近１０％，改性后的埃洛石的０接触角从３ｏ提高到ｌ０ｏ，改性后的埃洛石呈１０ａ左右的纳米管，分散性得到了很大的提高。１０ｍ关键词：埃洛石；ＫＨ５；疏水改性５０
Ｋｅｏｄ：ａｏｓｅＫ５０ｈｄｏｈｂｃ１ｏｉｅｙｗｒｓＨｌｙｉ；Ｈ５；ｙｒｐｏｉｌｍｄｆｄｌｔａｙｉ
氮化硼纳米管（Ｎｓ作为纳米模板或纳米尺度反ＢＮＴ）。最为Ａ：ｉ，ｏ）２１Ｓ：】Ｈ４ＨＯ，属单斜晶系的含水层状结应器Ｍ】近也有研究者将埃洛石作为纳米填充物填【Ｏ（・构硅酸盐矿物。晶体结构相似于高岭土，也属于ｌ型充到聚合物中形成聚合物纳米复合材料，发现在聚：ｌ结构单元层的二八面体型结构，但结构单元层之间有合物中添加埃洛石后所形成的纳米复合材料的力学性

复合改性纳米氢氧化镁阻燃尼龙6的制备及性能

Ｎａｎｏ－Ｍｇ（ＯＨｈＦｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔＮｙｌｏｎ６
ＬｖＸｉｎｒａｎ，ＷａｎｇＸｉｎｌｏｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＰＡ６ａｆｔｅｒａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＭｇ（ＯＨ）２ｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｍｏｄｉｉｆｃａ —
性Ｍｇ（ＯＨ）的添加量为４５％时，复合体系的氧指数提高到２７％，拉伸强度提高了约２５ＭＰａ，且复合改性后的
Ｍｇ（ＯＨ）与有机基材有很好的相容性。
关键词：纳米氢氧化镁（ｎａｎｏ — Ｍｇ（ＯＨ））；硬脂酸（ＳＡ）；硬脂酸钙（ＣａＳｔ）；复合改性
ｔｅｒｍｏｄｉｉｅｆｄｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦＴＩＲ，ＸＲＤ，ＳＥＭａｎｄＴＧ，ｔｈｅｎｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

蒙脱石尼龙6纳米复合材料制备及性能研究

蒙脱石/尼龙6纳米复合材料制备及性能研究余丽秀王秋霞田国锋张健斌吴彬摘要蒙脱石/尼龙6纳米复合材料是性能优异、用途广泛的矿物-聚合物复合材料，本文简要介绍了熔体挤出法蒙脱石/尼龙6纳米复合材料制备、性能、影响因素及应用前景。

关键词蒙脱石尼龙6 熔体挤出纳米复合材料制备性能1 前言纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料，由于其纳米分散相比表面积大并同基体有强的结合或偶联作用，因此，在力学、热学、电磁学、光学和气体阻隔性能等方面较常规无机填料／聚合物复合材料有明显的提高，并且具有一些特殊的性能，是近十年来迅速发展的新型功能材料，是当今材料学科的研究热点，其制备技术涉及非金属矿物加工、高分子材料形成的交叉学科领域，其用途广泛[1]。

蒙脱石/尼龙6纳米复合材料用蒙脱石结构是以二个硅氧四面体夹一个铝氧八面体构成单位晶胞，并在二维方向上连接成片、在Z轴方向以一定厚度堆积而成的层状矿物，主要存在于膨润土、累托石等层状或混层状硅酸盐粘土矿物中，能直接或提纯后使用。

由于蒙脱石四面体中的硅被铝、八面体中的铝被镁同晶置换，使片层表面具有过剩的负电荷，并通过层间吸附Na+、K+、Ca2+、Mg2+等阳离子达到晶胞电荷平衡。

因而从晶层微观结构看，形成了平衡的双电层结构。

由于层面的负电性，层间阳离子很容易被其它无机或有机阳离子置换。

可用做阳离子交换的有机物种类很多，但不同结构、性能的有机阳离子应用对复合材料基体有不同的要求，其矿物改性和复合材料制备工艺均有较大差别，使得有机化改性蒙脱石成为品种众多、变化复杂、应用面广的矿物功能性材料。

用于复合材料制备的改性蒙脱石由于其层间距增大，在同聚合物单体、聚合物溶液或聚合物熔体混合时，很容易剥离成纳米尺度的基本单元，并均匀分散于聚合物基体中。

蒙脱石/尼龙6纳米复合材料是改性蒙脱石用于聚合物纳米复合材料系列效果显著的品种之一，其制备工艺分为熔体挤出法、熔体聚合法（又分两步法、一步法），其中熔体挤出法纳米复合材料具有性能适中、价格低廉、使用量大和便于推广等特点，为功能矿物材料首选大量、经济的用于矿物/聚合物纳米复合材料制备提供了可能[2]。

聚丙烯／尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的加工流变性能和微结构研究

ｐｌａｄ，ＩｉｌｏｆｕｄｔａｈＰＰ／ＰＤＫ１ｓｓｍｏｓｓｅｏｄｒｅｌｇｃｌｐｏｅｔ，ｈｃｏｔｃｕｅｏｙｍｉｅ６ｔｓａｓｏｎｈｔｔｅＰ／Ａ６ＭＰ／ｙｔｐｓｅｓｓｇｏｈｏｏｉａｒｐｒＴｅｍｉｒｓｒｔｒｅｙｕ
线衍射（Ｒ及正电子淹没寿命谱（ＡＳ等方法研究了材料的微观结构，ＸＤ）ＰＬ）结果表明，入相容剂加
ＭＰＰ后，料的自由体积浓度显著降低．均孔洞大小则略有增加，与ＭＰ材平这Ｐ与基体分子间较强
展了大量的研究。到目前为止，究的重点主要但研
集中在以单一聚合物作为基体的ＰＳ上，以两种Ｌ或两种以上热塑性聚合物等为基体的纳米复合材
料的研究还比较少见ｌ】ｌ。ｌＩ２
点，也存在吸水性大、但吸水后冲击强度和弹性模
维普资讯
第５期２００６年１Ｏ月
纳
米
科
技
Ｎ，ｏ５Ｏｃｏｅ２０ｔｂｒ０６
Ｎｎｓｉｎｅ＆Ｎｎｔｃｎｌｇａｏｃｅｃａｏｅｈｏｏｙ
聚丙烯／尼龙６蒙脱土纳米复合材料的／加工流变性能和微结构研究
王茜，陈菇，方鹏飞，汪大海，王少阶
（汉大学物理科学与技术学院．湖北武汉武４０７）３０２

尼龙66_蒙脱土纳米复合材料的制备及其电性能

17
在 260℃下共混制样，分别取 OMMT 重量分数为 0.5%，1%，2%，5%与尼龙 66 共混的八个样品。将密炼机中制得的样品取适量后，在平板硫化机中在 260℃下压成薄片状和薄膜状。
表 1 PA66/OMMT 样品配方表
PA66/wt%
OMMT/wt%
PA66
100.0
0.0
PA6699.5/OMMT0.5 PA6699.0/OMMT1 PA6698.0/OMMT2 PA6695.0/OMMT5 OMMT
29.84 23.34
5 % OMMT
234.96
263.51
28.55
3.3 OMMT 对 PA66 的电性能分析图 4 为 PA66 /OMMT 复合材料的表面电阻曲线，
从图中可以看出加入改性蒙脱土后 PA66 的导电性能变差。纯 PA66 的表面电阻为 1013Ω，在加入 OMMT 后，表面电阻值不断的变大，导电性能变差，再加上 PA66 本来就是一种绝缘材料，PA66/OMMT 复合材料的绝缘性能更强。
1.3.3 OMMT 对 PA66 的电性能测定
OMMT 和 PA66 进行表面电阻率测试。表面电阻测试方法采用 ASTM D1331-89(R2001) 与 GB/T 1410-2006 所述的方法。
2 结果与讨论
2.1 X 射线衍射仪(WXRD)分析由图 1 得，PA66/OMMT 复合材料中，MMT 衍射
1 PA66/OMMT 复合材料的制备
1.1 实验部分 1.1.1 实验原料
纳米尼龙（PA66），牌号：PA66 101L，厂家：美国杜邦。
改性蒙脱土（OMMT），牌号：203，厂家：台湾百康纳米科技股份有限公司。

蒙脱土改性超支化聚酰胺6纳米复合材料的结晶与流变性能

第35卷第6期高分子材料科学与工程V o l .35,N o .6 2019年6月P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N GJ u n .2019蒙脱土改性超支化聚酰胺6纳米复合材料的结晶与流变性能李世杰1,2,张英伟1,王文志1,姜其斌2,刘跃军1,曹凯凯2(1.湖南工业大学包装与材料工程学院,湖南株洲412007;2.中车时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007)摘要:采用原位聚合法制备超支化聚酰胺6(P A 6)/蒙脱土(MM T )纳米复合材料㊂利用自动黏度仪㊁傅里叶变换红外光谱仪㊁热重分析仪㊁差示扫描量热仪㊁X 射线衍射仪㊁毛细管流变仪㊁力学万能试验机等对超支化P A 6/蒙脱土纳米复合材料进行表征㊂研究表明,上述复合材料的剪切黏度与剪切速率流变曲线符合幂律流体的特征,便于成型加工;复合材料晶型(α㊁γ)在加入MM T 后没有发生变化,结晶度由纯超支化P A 6的36.49%降低至33.54%;另外,随着MM T 加入基体,纳米复合材料的热稳定性㊁拉伸强度㊁断裂伸长率和冲击强度显著增加㊂关键词:原位聚合;超支化聚酰胺6;蒙脱土;纳米复合材料;结晶;流变中图分类号:T Q 323.6 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2019)06-0059-07d o i :10.16865/j.c n k i .1000-7555.2019.0172收稿日期:2018-06-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(11372108,11872179);湖南省高校创新平台开放基金(18K 079);湖南省自然科学基金资助项目(2018J J 4072)通讯联系人:刘跃军,主要从事聚合物基复合材料研究,E -m a i l :y jl i u -2005@126.c o m 聚酰胺-胺(P AMAM )是一种树枝状枝化高分子,分子链周围含有很多活性基团[1]㊂近年来,树枝状支化大分子由于其高度支化的结构而表现出线性聚合物所没有的低黏度㊁高流动性㊁良好的溶解性㊁难以结晶等一系列独特的物理化学特性[2,3]㊂在催化剂[4,5]㊁纳米粒子[6]㊁药物或基因载体[7~9]㊁涂料助剂[10]等方面应用广泛,因而逐渐成为聚合物材料领域研究的热点之一㊂聚酰胺6(P A 6),是一种分子主链上含酰胺基(-C O N H-)重复单元的热塑性工程塑料[11,12]㊂P A 6不仅具有良好的力学性能㊁耐热性㊁耐磨损性㊁耐化学药品性㊁自润滑性和一定的阻燃性,而且具有低的密度㊁设计自由度大等特点[13~16]㊂但是由于传统的聚酰胺树脂为线形结构,存在链的缠结,虽然力学性能较好,但其相对黏度较高㊁熔体流动性较差㊂对于注塑成型和挤出加工而言,会出现模具填充不均匀甚至未填充到的现象;对于制作薄壁和复杂的精密部件,这一现象尤为显著㊂严重影响聚酰胺改性材料的综合力学性能㊁外观质量以及加工成本,从而限制了聚酰胺材料在汽车㊁电子电气以及包装薄膜等行业中高端市场的应用份额㊂加入P AMAM 聚合物的P A 6(超支化P A 6)是一种相对黏度较低,易于成型且耗时短㊁能耗与成本低的聚酰胺树脂㊂但是,相对于普通的线性P A 6,超支化P A 6由于其氢键的减少和结晶度的下降,其强度和韧性都有所下降[17]㊂蒙脱土(MMT )是一种亲水性的层状硅酸盐材料,由2层硅氧四面体和夹在中间的1层铝氧八面体构成,每层厚度约为1n m ,长㊁宽尺寸均为亚微米级㊂研究表明[18~20],在聚合物中添加少量的MMT ,MMT发挥纳米片层的纳米效应,使材料的强度和韧性都能得到大幅度的提高,并且聚合物材料的很多性能都能得到显著的改善㊂这有望避免超支化P A 6强度下降的缺陷㊂目前,有关于超支化P A 6复合体系的研究已有文献和专利报道[21~24],而关于聚酰胺-胺㊁聚酰胺6㊁蒙脱土复合体系的相关专利和文献鲜见报道㊂本研究拟在P A 6高温高压水解聚合工艺基础上,利用P AMAM和不同方法改性的MMT 协同改性P A 6,制备超支化P A 6/蒙脱土纳米复合材料㊂比较MMT 表面改性对超支化P A 6结晶性能㊁流变性能和力学性能的影响㊂1 实验部分1.1 原料与试剂己内酰胺:工业级,岳阳巴陵石化有限公司;钠基蒙脱土:D K 0,浙江丰虹新材料科技股份有限公司;有机蒙脱土:D K 5,浙江丰虹新材料科技股份有限公司;有机蒙脱土:I34T C N,美国N a n o c o r公司;聚酰胺-胺:分析纯,株洲时代新材料科技股份有限公司;γ-氨丙基三乙氧基硅烷(K H550):分析纯,南京裕德恒精细化工有限公司;磷酸酯㊁乙酸:分析纯,江苏常余化工有限公司;去离子水:分析纯,阿拉丁试剂有限公司㊂1.2仪器与设备高温高压反应釜:G S H-50,烟台科力化工试验器械有限公司;自动黏度仪:A o sb00,广州广电计量检测股份有限公司;乌氏黏度计:Ф1.0~1.1,长沙圣凡仪器有限公司;傅里叶变换红外光谱仪:N i c o l e t I S10,瑞士梅特勒-托利多;热重分析仪:Q-20,美国T A仪器公司;差示扫描量热仪:Q-50,美国T A仪器公司;毛细管流变仪:R H7-D,英国M a l v e r n公司;力学万能试验机:C MT6104,深圳新三思材料有限公司;摆锤冲击试验机:501B-4,深圳万测实验设备有限公司㊂1.3样品制备1.3.1 MMT的制备:由于MMT是亲水性的层状硅酸盐类纳米片层材料,需要通过相应的改性才能很好地与聚合物基体相容㊂不同改性MMT的方法对P A6基体剥离MMT的程度不同,本文主要靠宏观力学性能表现出来㊂本研究拟选用市售钠基蒙脱土(D K0)和改性的有机蒙脱土(D K5㊁I34T C N)以及使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(K H550)自制改性D K0为有机蒙脱土的K-MMT㊂1.3.2纳米复合材料的制备:将P AMAM树枝状大分子作为引发剂,MMT㊁己内酰胺㊁去离子水等按照T a b.1的配比投入到50L高温高压不锈钢反应釜中,另外加0.2%的磷酸酯和乙酸分别作为催化剂和相对分子质量调节剂㊂首先将反应釜升温至80ħ抽真空,充高纯氮气然后放气,最后充高纯氮气至压力为0.2 M P a,闭合反应釜㊂控制升温速率使温度在3h内升至220~230ħ,反应釜压力升至1.9~2.1M P a,保压4h,然后均匀放气至常压,温度升高至250ħ,抽真空2h,出料并切粒,制得超支化P A6/蒙脱土纳米复合材料,随后用纯水蒸煮24h以脱除低聚物等小分子物质㊂1.4纳米复合材料的表征1.4.1相对黏度测试:将待测试的超支化P A6/蒙脱土纳米复合材料溶解于浓硫酸中,得到质量浓度为1.0g/d L的溶液,在25ħ利用自动黏度仪和乌氏黏度计测量溶剂流出的时间t0(s)与样品溶液流出的时间t1(s),相对黏度用ηr=t1/t0计算,其测试结果如T a b.1所示㊂T a b.1C o m p o s i t i o na n dr e l a t i v ev i s c o s i t y o fh y p e r b r a n c h e d P A6/m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m p o s i t e sS a m p l e w(P AMAM)/%w(MMT)/%R e l a t i v ev i s c o s i t y/ηr 0%MM T201.753%K-MMT232.003%D K0232.053%I34T C N232.123%D K5232.08 1.4.2傅里叶变换红外光谱(F T-I R)测试:采用K B r 压片法,扫描范围为600~4000c m-1㊂1.4.3热稳定性测试:采用热重分析仪(T G)分析纳米复合材料的热稳定性㊂氮气氛围,从室温升至700ħ,升温速率为10ħ/m i n㊂1.4.4结晶性能测试:氮气氛围,纳米复合材料体系以10ħ/m i n的升温速率从30ħ升温至280ħ,保温5m i n使其充分熔融以消除热历史;而后以10ħ/m i n 的降温速率冷却至30ħ,再以10ħ/m i n的升温速率从30ħ升温至280ħ进行第2次升温㊂热性能数据是在第1次降温和第2次升温过程中得到的㊂结晶度(X c)的计算公式为:X c=ΔH m/(1-φ)әH m0式中:ΔH m 熔融焓;φ 体系中MMT的质量分数;ΔH m0 P A6完全结晶时的熔融焓,取190 J/g[25]㊂1.4.5纳米复合材料晶型测试:在日本理学公司U i t i m a-I V型全自动转靶X射线衍射仪(X R D)上进行测试,C u K a辐射,管电压40k V,电流20m A,扫描范围2θ=5ʎ~50ʎ㊂1.4.6流变性能测试:采用高级毛细管流变仪测试纳米复合材料的稳态流变性能㊂毛细管直径为1mm,测试温度分别为230ħ㊁235ħ㊁240ħ㊁245ħ㊁250ħ,剪切速率范围为100~5000s-1㊂1.4.7力学性能测试:拉伸性能测试按照G B/T1040 -92测试,拉伸速率为20mm/m i n;冲击性能测试按照G B/T1043-2008标准执行㊂2结果与讨论2.1纳米复合材料结构分析F i g.1为超支化P A6/蒙脱土纳米复合材料傅里叶红外光谱图㊂各特征谱带的归属分别如下:3298 c m-1处为酰胺基-N H键的伸缩振动吸收峰;2933 c m-1和2863c m-1处为-C H2-基团的C-H键的伸06高分子材料科学与工程2019年F i g .1 F T -I R s p e c t r a o f h y pe r b r a n c h e d P A 6/m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m po s i t e s 缩振动吸收峰;在1638c m -1存在C =O 键的伸缩振动吸收峰;在1542c m -1处存在酰胺基C -N 键的弯曲伸缩振动吸收峰;1250~1295c m -1处为酰胺基N-H 弯曲和C -N 伸缩振动组合吸收峰㊂以上几处特征吸收谱带的出现,表明纳米复合材料中有P A 6的形成㊂2.2 纳米复合材料的热稳定性分析F i g .2分别为超支化P A 6/蒙脱土纳米复合材料的热失重曲线(TG )和热重微分曲线(D T G )图㊂T a b .2为其对应的热重数据表㊂F i g .2 TG (a )a n dD T G (b )c u r v e s o f h y p e r b r a n c h e dP A 6/m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m po s i t e s T a b .2 T Gc h a r a c t e r i s t i cd a t ao fh y pe r b r a n c h e dP A 6/m o n t -m o r i l l o n i t e n a n o c o m po s i t e s S a m p l e T -5%T -50%T m a xR e s i d u e a t700ħ/%0%MM T330.2442.7450.00.313%K -MM T 375.5442.3449.91.913%D K 0365.6441.9448.12.013%I 34T C N 360.3439.8447.83.113%D K 5355.7439.5447.63.50从图和表中可以看到,纯超支化P A 6(0%MMT )热失重5%时(T -5%)的温度为330.2ħ,残炭量为0.31%㊂加入不同种类的MMT 后,T -5%明显升高,残炭量也随之提高㊂这表明纳米级分散于超支化P A 6基体中的MMT 能提高复合材料的热稳定性㊂主要是MMT 在基体中的纳米片层阻隔作用,在起始热分解过程中可以作为绝热体,阻隔挥发性分解物的扩散,使超支化P A 6或添加的催化剂分解产生的小分子物质难以挥发和转移,从而提高了复合材料的起始热分解温度㊂相比于纯超支化P A 6,复合材料随着MMT 的加入,T -50%和T m a x 略有降低,可能是因为当复合材料开始分解后其分解产生的小分子物质能进一步催化和引发基体的分解,导致T -50%和T m a x 降低㊂2.3 纳米复合材料的结晶性能分析F i g .3是超支化P A 6/蒙脱土纳米复合材料X R D 衍射曲线图㊂P A 6是一种多晶型聚合物,在不同的条件下,将出现α(单斜晶系)㊁β和γ(六方晶系)等不同的晶体结构[26]㊂聚合条件㊁结晶条件等都会对晶型的形成产生影响㊂从图中可以看出,复合材料分别在2θ=10.8ʎ附近有明显的衍射峰,此为P A 6的γ晶型(020)衍射特征峰;X R D 衍射图在2θ=21.3ʎ~21.5ʎ还出现1个比γ(020)晶型峰更尖锐的衍射峰,此峰归结为P A 6的γ(200)晶型衍射峰[27];由图还可知,复合材料分别在20.1ʎ~20.4ʎ和23.1ʎ~23.5ʎ都出现了较为微弱的衍射峰,此为P A 6典型的α(200)和(002)㊁(220)晶面衍射峰[28]㊂以上各衍射峰的出现说明聚合物在添加不同改性的MMT 以后晶型没有发生变化,复合材料始终都以α和γ2种晶型共存㊂X R D 的衍射参数见T a b .3㊂16 第6期李世杰等:蒙脱土改性超支化聚酰胺6纳米复合材料的结晶与流变性能F i g.3X R Dc u r v e s o fh y p e r b r a n c h e dP A6/m o n t m o r i l l o n i t en a n o-c o m p o s i t e sT a b.3X R Dc h a r a c t e r i s t i cd a t ao fh y p e r b r a n c h e dP A6/ m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m p o s i t e sS a m p l eα1(2θ)/(ʎ)α2(2θ)/(ʎ)γ1(2θ)/(ʎ)γ2(2θ)/(ʎ) 0%MM T20.1823.5210.8621.41 3%K-MM T20.1223.2210.7821.36 3%D K020.3423.2210.8221.42 3%I34T C N20.3223.4610.7621.23 3%D K520.3823.1810.8221.24F i g.4为超支化P A6/蒙脱土纳米复合材料的D S C二次升温曲线和冷却结晶曲线图㊂P A6受其结构㊁相对分子质量及热历史等因素的影响呈现多重熔融行为㊂从F i g.4(a)可以看出,聚合物在二次升温过程中,有A㊁B2个吸热峰,分析原因如下:一是其中较弱的A吸热峰是等温过程中形成的微晶的熔融引起的,而较强的B吸热峰则是由降温过程中重结晶的晶体的熔融引起的[29];二是双晶体形态机理[30]认为形成多重熔融峰是因为聚合物中存在多种不同的晶型,这一研究结果也与X R D的衍射结果相一致㊂T a b.4D S C c h a r a c t e r i s t i cd a t ao fh y p e r b r a n c h e d P A6/ m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m p o s i t e sS a m p l e C r y s t a l l i z a t i o np e a kw i d t h/ħT c/ħT m/ħΔH m/(J㊃g-1)X c/% 0%MM T13.2187.7220.169.3336.493%K-MM T18.3184.3221.261.8733.573%D K019.5182.2221.165.9735.793%I34T C N17.6182.6220.262.6333.983%D K511.2184.9219.861.8233.54F i g.4D S Cs e c o n d a r y h e a t i n g(a)a n d c o o l i n g c r y s t a l l i z a t i o n(b)c u r v e s o f h y p e r b r a n c h e dP A6/m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m p o s i t e s聚合物的结晶性能与聚合物分子链的规整度有关,分子链的规整度越高,结晶性能则越好㊂从T a b.4中可以看出,相比于纯超支化P A6,复合材料加入MMT以后能有效降低结晶温度(T c),且结晶峰的宽度变宽(3%D K5除外)㊂其中3%D K0的T c比纯超支化P A6降低了5.5ħ,结晶峰宽扩展了6.3ħ㊂结合结晶度(X c)的变化,说明MMT的引入使得超支化P A6体系的结晶能力降低,结晶过程变得更加困难,晶体的完善程度变差㊂3%D K5的结晶峰宽降低,结晶速率变快,但是较低的结晶温度抑制了晶核的生长,导致结晶度降低㊂综上所述,MMT在超支化P A6基体中相当于支化剂而不是成核剂㊂MMT表面的改性剂含有大量的活性官能团能与超支化P A6的端氨基反应,从而缠结P A6分子链使其难以运动,降低其结晶温度和结晶度㊂2.4纳米复合材料的流变性能分析F i g.5为纳米复合材料在不同种类MMT时的剪切黏度(ηa)与剪切速率(̇γ)曲线图㊂由图可知,纳米复合材料都属于典型的非牛顿流体,剪切黏度随着剪切速率的增加而降低,呈现剪切变稀现象㊂纯超支化P A6由于P AMAM的浸渍性而剪切黏度极低,当MMT加入到基体中,复合材料剪切黏度急剧增大,其中3%I34T C N在剪切速率为100s-1时,剪切黏度达到124P a㊃s,这主要与MMT的大比表面积有关㊂随着剪切速率的增大,剪切黏度下降,这是由于复合材料在外力作用下,材料内部原有的分子链缠结点被打开26高分子材料科学与工程2019年或者是缠结点浓度下降;原有的分子链构象发生变化,分子链沿流动方向取向,使材料剪切黏度下降,这对于复合材料的加工成型具有参考意义㊂此外,剪切速率较低时,剪切黏度对剪切速率的依赖性很高;当剪切速率大于2000s-1,剪切黏度随剪切速率的增加而变化不大,体系表现出类牛顿流体行为㊂F i g .5 S h e a rv i s c o s i t y v e r s u ss h e a rr a t ec u r v e so fh y pe r b r a n c h e d P A 6/m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m po s i t e s (t =235ħ) F i g .6 S h e a r v i s c o s i t yv e r s u s s h e a r r a t e c u r v e s o f 3%D K 5n a n o c o m -p o s i t e sw i t hd i f f e r e n t t e m pe r a t u r e s F i g.6为不同温度下3%D K 5纳米复合材料剪切速率与剪切黏度的曲线图㊂由图可知,随着温度的升高,复合材料剪切黏度降低㊂这是由于温度是分子无规则运动激烈程度的反映,而分子间相互作用(分子链取向㊁扩散㊁缠结等)直接影响着黏度的大小㊂温度升高导致分子间㊁分子链间的运动加快,使得物料分子链之间的缠绕降低,分子之间的距离增大,分子链变得柔顺,宏观表现即为剪切黏度降低㊂对F i g .6中剪切速率和剪切黏度采用O s t w a l d -d eW a l d 幂律方程对其进行拟合,拟合结果见T a b .5㊂幂律方程的经验公式如式(1):ηa =K ㊃̇γn -1(K ,n 为材料参数)(1)通过拟合数据可以发现,K 值与温度(T )相关,K值随着T 的增大而减小,可以将其看作是T 的函数,设为K (T )㊂n 的值约在0.65~0.75之间变化,可以作为超支化P A 6/蒙脱土纳米复合材料的取值范围㊂可以将式(1)表示如式(2):ηa =K (T )㊃̇γn -1(2)函数K (T )可以通过对T a b .5中K 和T 的值进行拟合求得,将拟合得到的数据代入式(2)中可以得到:ηa =K (T )㊃̇γn -1=(-19.06T +4983.20)㊃̇γn -1(3)T a b .5 F i t t i n g da t ao f p o w e rl a w m o d e lo f3%D K 5n a n o c o m p o s i t e sw i t hd i f f e r e n t t e m pe r a t u r e s T e m pe r a t u r e /ħηa =K (T )㊃̇γn -1M a t e r i a l c o n s t a n t /KN o n -N e w t o n i a n i n d e x /n R 22306230.6760.9412355250.6770.9882403370.7250.9702453000.7270.9412502590.7320.9002.5 纳米复合材料的力学性能分析F i g .7为超支化P A 6/蒙脱土纳米复合材料力学性能柱状图㊂由图可知,纳米复合材料加入MMT 后的拉伸强度㊁断裂伸长率和缺口冲击强度都明显提高,且当加入质量分数为3%的有机蒙脱土D K 5时,复合材料的拉伸强度㊁断裂伸长率以及缺口冲击强度分别从纯超支化P A 6的52.67M P a ㊁12.65%㊁4.75k J /m 2提升至81.78M P a ㊁26.31%㊁6.98k J /m 2㊂原因可能是,一方面蒙脱土为纳米级片层黏土,相比于其他3种MMT ,蒙脱土D K 5其表面含有更多的活性官能团,增强了与超支化P A 6高分子链之间的相互作用,致使拉伸强度的提高;加入蒙脱土D K 5以后形成氢键的可能性最大,复合材料受到外力时MMT 粒子黏附在基体上难以脱离,这样就能很好地传递并承受外应力,引起周围的基体产生屈服,使拉伸强度和冲击强度都有明显提升㊂另一方面复合材料的相对分子质量整体上比纯超支化P A 6大,在超支化P A 6中加入MMT 后,MMT 超大的比表面积对聚合物相对分子质量的黏滞作用,起到了交联点的作用,当材料受到外力拉伸时,高分子链沿着拉伸方向取向,同时分子链之间产生滑移,使得复合材料的拉伸强度和断裂伸长率亦上升㊂36 第6期李世杰等:蒙脱土改性超支化聚酰胺6纳米复合材料的结晶与流变性能F i g.7M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f h y p e r b r a n c h e dP A6/m o n t m o r i l l o n i t e n a n o c o m p o s i t e s3结论(1)原位聚合制备的超支化P A6/蒙脱土纳米复合材料在保证超支化P A6相对黏度较低㊁易于成型加工的基础上,力学性能得到大幅度提升㊂宏观力学性能表明,相比于其他3种蒙脱土,蒙脱土D K5更易与超支化P A6基体相结合㊂其拉伸强度㊁断裂伸长率和冲击强度分别从纯超支化P A6的52.67M P a㊁12.65%㊁4.75k J/m2提升至81.78M P a㊁26.31%㊁6.98k J/m2㊂(2)毛细管流变测试结果表明,超支化P A6/蒙脱土纳米复合材料属于典型的非牛顿流体且幂律方程能很好地拟合3%D K5纳米复合材料非牛顿区的黏度曲线㊂(3)超支化P A6/蒙脱土纳米复合材料的晶型(α㊁γ)没有发生变化,但是复合材料的结晶度由36.49%降低至33.54%㊂(4)MMT赋予了超支化P A6优异的热稳定性㊂复合材料起始热分解温度大幅度提高,其中3%K-MMT复合材料起始热分解温度相对于纯超支化P A6提高45ħ㊂参考文献:[1]张帆,周立,刘耀驰,等.一种含树枝单元的高流动性尼龙6的原位聚合及性能测试[J].高分子学报,2008(3):288-291.Z h a n g F,Z h o u L,L i u Y C,e t a l.I ns i t u p o l y m e r i z a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no f h i g h f l u id i t y n y l o n6c o n t a i n i n g l o wc o n te n t o fP AMAM[J].A c t aP o l y m e r i c aS i n i c a,2008(3):288-291. 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a m i d e 6N a n o c o m po s i t e s S h i j i eL i 1,2,Y i n g w e i Z h a n g 1,W e n z h iW a n g 1,Q i b i n J i a n g 2,Y u e ju nL i u 1,K a i k a i C a o 2(1.S c h o o l o f P a c k a g i n g a n d M a t e r i a l sE n g i n e e r i n g ,H u n a nU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,Z h u z h o u 412007,C h i n a ;2.C R R CT i m e sN e w M a t e r i a lT e c h n o l o g y Co .L t d ,Z h u z h o u 412007,C h i n a )A B S T R A C T :T h e h y p e r b r a n c h e d p o l y a m i d e 6(P A 6)/m o n t m o r i l l o n i t e (MMT )n a n o c o m p o s i t e sw e r e p r e p a r e db yt h e i n -s i t u p o l y m e r i z a t i o n .U s i n g a u t o m a t i c v i s c o s i t y t e s t e r ,F o u r i e r i n f r a r e d s p e c t r o m e t e r ,t h e r m o g r a v i m e t r i c a n a l y s i s ,d i f f e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i m e t e r ,X -r a y d i f f r a c t i o n ,c a p i l l a r y r h e o m e t e r ,u n i v e r s a l t e s t i n g m a c h i n e i n -s t r u m e n t ,t h eh y p e r b r a n c h e dP A 6/m o n t m o r i l l o n i t en a n o c o m po s i t e sw e r e c h a r a c t e r i z e d .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e r h e o l o g i c a l c u r v e s o f s h e a r v i s c o s i t y a n d s h e a r r a t e o f t h e n a n o c o m po s i t e s a r e i n l i n ew i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f p o w e r -l a wf l u i d s ,w h i c h i s c o n v e n i e n t f o r s h a p i n g .T h e c r y s t a l s (α,γ)o f c o m p o s i t em a t e r i a l s a r e c h a n g e d s i n c e t h e y a r ea d d e dt o MMTa n dt h e i rc r y s t a l l i n i t y i sr e d u c e df r o m 36.49%o f p u r eh y p e r b r a n c h e dP A 6t o 33.54%.I na d d i t i o n ,w i t h t h e a d d i t i o no fMMT i n t o t h em a t r i x ,t h e t h e r m a l s t a b i l i t y ,t e n s i l e s t r e n g t h ,e l o n -g a t i o na t b r e a ka n d i m p a c t s t r e n g t ho f n a n o c o m p o s i t e s i n c r e a s e s i g n i f i c a n t l y.K e y w o r d s :i ns i t u p o l y m e r i z a t i o n ;h y p e r b r a n c h e d p o l y a m i d e6;m o n t m o r i l l o n i t e ;n a n o c o m p o s i t e s ;c r y s t a l l i z a -t i o n ;r h e o l o g y56 第6期李世杰等:蒙脱土改性超支化聚酰胺6纳米复合材料的结晶与流变性能。

纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响

林业工程学报，２０２３，８（４）：３５－４２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２２１０００２收稿日期：２０２２－１０－０４㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０３－２７基金项目：湖北省技术创新专项重大项目（２０１９ＡＢＡ０９７）㊂作者简介：田飞宇，男，博士，研究方向为大片刨花板阻燃㊂通信作者：徐信武，男，教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｕｃａｒｐｅｎｔｅｒ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响田飞宇，毛威，朱春锋，徐德良，贾翀，徐信武∗（南京林业大学材料科学与工程学院，南京２１００３７）摘㊀要：传统阻燃剂在人造板中的应用已经十分成熟，但传统阻燃剂施加量较高㊁显著削弱胶合性能的问题一直未得到合理解决㊂将纳米蒙脱土加入胶黏剂中则为解决该问题提供了技术可能㊂为此，这项工作的重点是将纳米材料蒙脱土分散在酚醛（ＰＦ）树脂中，并压制大片刨花板㊂试验结果表明，在经过超声与搅拌处理之后纳米蒙脱土的层间距增大，有利于纳米蒙脱土在ＰＦ树脂中的分散㊂变温傅里叶红外光谱的结果表明钠基蒙脱土延缓了ＰＦ树脂固化㊂通过计算纳米蒙脱土改性ＰＦ树脂热分解残余质量分数的理论值并将其与试验结果进行比较，表明蒙脱土的加入提高了木材的热稳定性㊂力学性能结果显示，当钠基蒙脱土（ＮａＭＭＴ）的添加量占绝干刨花质量的０．０８％时，静曲强度与弹性模量提升幅度最大，分别为４２．６５％和２９．４６％，当有机蒙脱土（ＯＭＭＴ）的添加量占绝干刨花质量的０．４％时可以使内结合强度提高２１．７４％㊂同时在胶黏剂中加入质量分数１％５％的蒙脱土对大片刨花板极限氧指数数值的提升幅度为９．１３％１６．９８％㊂采用纳米蒙脱土改性人造板中的胶黏剂是有效提高人造板阻燃性能与力学性能可行的方案㊂关键词：纳米蒙脱土；大片刨花板；阻燃性能；力学性能中图分类号：Ｓ７８１㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２３）０４－００３５－０８Ｅｆｆｅｃｔｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｅｎｏｌｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒｅｓｉｎｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓＴＩＡＮＦｅｉｙｕ，ＭＡＯＷｅｉ，ＺＨＵＣｈｕｎｆｅｎｇ，ＸＵＤｅｌｉａｎｇ，ＪＩＡＣｈｏｎｇ，ＸＵＸｉｎｗｕ∗（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｅｓａｆｅｔｙｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｒｎｇｒｅｅｎｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ｔｒａｄｉ⁃ｔｉｏｎａｌｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｉｎｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄｐａｎｅｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｉｓｓｕｅｏｆｔｈｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅｔｒａｄｉ⁃ｔｉｏｎａｌｆｌａｍｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｄｏｓａｇｅｓｅｖｅｒｅｌｙｗｅａｋｅｎｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｈａｓｎｏｔｂｅｅｎａｄｅｑｕａｔｅｌｙａｄｄｒｅｓｓｅｄ．Ｎａｎｏｍａ⁃ｔｅｒｉａｌｓ，ｔｙｐｉｃａｌｌｙｕｓｅｄａｔｌｏｗｌｅｖｅｌｓ（ｍａｓｓｒａｔｉｏ＜５％），ｈａｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ，ｓｕｃｈａｓｒｅ⁃ｄｕｃｔｉｏｎｓｏｆｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｒａｔｅ（ＨＲＲ）ａｎｄｍａｓｓｌｏｓｓｒａｔｅ（ＭＬＲ）．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｈｉｇｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｓｏｍｅｃａｓｅｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈｌｙａｎａｌｙｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅａｌｓｏｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｄｄｉｎｇｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｔｏａｄｈｅｓｉｖｅｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｆｏ⁃ｃｕｓｏｆｔｈｉｓｗｏｒｋｗａｓｔｏｄｉｓｐｅｒｓｅｔｈｅｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎａｐｈｅｎｏｌｉｃ（ＰＦ）ｒｅｓｉｎａｎｄｐｒｅｐａｒｅｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓｂｙｔｈｅｈｏｔ⁃ｐｒｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＸ⁃ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｌａｙｅｒｓｐａｃｉｎｇｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎ⁃ｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｎｄｓｔｉｒｒｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｗａｓｆａｖｏｒａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎＰＦｒｅｓｉｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｃｕｒｖｅｓｕｎ⁃ｄｅｒ８０ħｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｉｎｇｏｆＰＦｒｅｓｉｎｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙＮａ＋ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ（ＮａＭＭＴ），ｗｈｉｌｅｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ（ＯＭＭＴ）ｗｏｕｌｄａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｃｕｒｉｎｇｏｆｔｈｅＰＦｒｅｓｉｎ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｅｎｈａｎｃｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＮａＭＭＴ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈｅｇｒｅａｔｅｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆ４２．６５％ａｎｄ２９．４６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＮａＭＭＴｗａｓ０．０８％ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｄｒｙｗｏｏｄｍａｓｓ．ＴｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＯＭＭＴｗａｓｍｏｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｆｏｒｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｎｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２１．７４％ｗｈｅｎｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＯＭＭＴｗａｓ０．４％ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｄｒｙｗｏｏｄｍａｓｓ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔ⁃ｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｘａｍｉｎｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ａ林业工程学报第８卷ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｌｙｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｒｅｓｉｄｕｅｏｆｔｈｅＰＦｒｅｓｉｎｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ．Ｉｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｌｉｍｉｔｉｎｇｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓｃａｎｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ９．１３％ｔｏ１６．９８％ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆ１％ｔｏ５％ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｔｏｔｈｅａｄｈｅｓｉｖｅ．Ｔｈｅｕｓｅｏｆｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ⁃ｍｏｄｉｆｉｅｄａｄｈｅｓｉｖｅｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｏｏｄ⁃ｂａｓｅｄｐａｎｅｌｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｌａｍｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓａｎｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ；ｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ；ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ㊀㊀大片刨花板（主要为定向结构刨花板）以小径级木材为主，力学性能优异，制造工艺成熟，在现代绿色建筑中已得到普遍应用，而进一步提升其阻燃性能㊁确保消防安全受到广泛关切㊂传统阻燃剂施加量较大，使用时通常会不同程度地降低板材的力学性能［１－５］㊂纳米填料的阻燃作用包括大幅度降低热释放速率峰值ＰＨＲＲ（５０％７０％）及质量损失速率ＭＬＲ（４０％６０％），增强作为传质㊁传热屏障的有机炭层充当催化剂，促进成炭反应［６－８］㊂如将纳米蒙脱土添加至聚丙烯㊁尼龙６及聚苯乙烯等热塑性树脂中可以提高材料极限氧指数值和ＵＬ⁃９４级别，达到抑烟㊁提高残炭量㊁降低热释放速率峰值等阻燃效果［９－１１］，并且作为填料时蒙脱土的添加量很少，通常仅占材料整体质量的１％５％［１２－１４］㊂酚醛（ＰＦ）树脂作为户外木结构材料常用胶黏剂，施胶量通常占绝干刨花质量的８％左右，其本身的芳香族结构有利于在燃烧过程中炭化［１５－１６］㊂近几年关于蒙脱土对ＰＦ树脂宏观力学性能影响的研究很多［１７－１８］，但是针对蒙脱土对酚醛树脂固化过程的研究较少，也很少将纳米蒙脱土作为大片刨花板的阻燃添加剂进行研究㊂笔者利用超声处理，将２种不同极性纳米材料蒙脱土以３种施加梯度分散在ＰＦ树脂中，对比不同极性蒙脱土在ＰＦ树脂（固含量４０％）中的分散效果㊂结合变温过程中胶黏剂的傅里叶红外光谱图分析不同蒙脱土对胶黏剂固化过程的影响，并将改性ＰＦ树脂应用于大片刨花板中，观察大片刨花板的阻燃性能与力学性能变化情况，并得到较优施加参数以对实际生产提供参考㊂１㊀材料与方法１．１㊀试验材料含水率为１０％的大片杨木刨花㊁ＰＦ树脂胶黏剂（固含量为４０％，ｐＨ为１０．５，广东太尔胶黏剂公司）㊁有机蒙脱土（ＯＭＭＴ，粒径０．０７５ｍｍ，浙江丰虹膨润土有限公司）㊁钠基蒙脱土（ＮａＭＭＴ，粒径０．０７５ｍｍ，浙江丰虹膨润土有限公司）㊁去离子水㊂１．２㊀改性ＰＦ树脂的制备在室温下，将ＰＦ树脂在磁力搅拌器上以３００ｒ／ｍｉｎ的稳定转速进行搅拌，然后将ＯＭＭＴ缓慢加入烧杯中继续搅拌３０ｍｉｎ，之后将搅拌好的混合物超声处理３ｈ，最后取出得到样品㊂本试验制备的改性ＰＦ树脂根据蒙脱土添加量与种类的不同共得到７组样品，如表１所示㊂表１㊀各组胶黏剂配方Ｔａｂｌｅ１㊀Ｆｏｒｍｕｌａｏｆｅａｃｈｇｒｏｕｐｏｆａｄｈｅｓｉｖｅ单位：％样品编号ＰＦ质量分数ＮａＭＭＴ质量分数ＯＭＭＴ质量分数对照组８００１％ＮａＭＭＴ８１０１％ＯＭＭＴ８０１３％ＮａＭＭＴ８３０３％ＯＭＭＴ８０３５％ＮａＭＭＴ８５０５％ＯＭＭＴ８０５㊀注：ＮａＭＭＴ与ＯＭＭＴ的质量分数为ＰＦ树脂固含量的质量百分比㊂１．３㊀大片刨花板的制备将刨花与胶黏剂在搅拌器（精密增力搅拌器，ＪＪ⁃１型，郑州南北仪器有限公司）中搅拌２ｍｉｎ后进行铺装和组坯，通过热压机（平板硫化机，ＸＬＢ型，青岛鑫城一鸣橡胶机械有限公司）热压成形㊂热压温度为１６０ħ，总热压时间为１０ｍｉｎ，热压压力依次为６ＭＰａ（０．５ｍｉｎ）㊁３ＭＰａ（３ｍｉｎ）㊁１ＭＰａ（６．５ｍｉｎ）㊂最后将刨花板锯切成一定规格的锯材，每种大片刨花板重复压制２块㊂１．４㊀蒙脱土插层与分散效果测试为检测蒙脱土在胶黏剂中的分散情况，利用组合型多功能水平Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤＵｌｔｉｍａＩＶ型，日本Ｒｉｇａｋｕ）对添加３％质量分数ＯＭＭＴ㊁３％质量分数ＮａＭＭＴ的ＰＦ与不添加蒙脱土的ＰＦ绝干粉末（粒径０．１８ｍｍ）进行测试，测试范围选取３ʎ １０ʎ㊂１．５㊀物理力学性能测试使用微机控制电子万能试验机，依据ＧＢ／Ｔ１７６５７２０２２‘人造板及饰面人造板理化性能试验方法“，对板材的静曲强度（ＭＯＲ）㊁弹性模量６３㊀第４期田飞宇，等：纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响（ＭＯＥ）㊁内结合强度（ＩＢ）和２４ｈ吸水厚度膨胀率（ＴＳ）进行测试㊂三点弯曲试验每组重复４次，内结合强度试验每组重复１０次，２４ｈ吸水厚度膨胀率试验每组重复１０次㊂１．６㊀傅里叶红外光谱测试为测试将蒙脱土加入ＰＦ树脂后对ＰＦ树脂固化时间延长或缩短的具体影响程度，将５％质量分数的ＮａＭＭＴ与ＯＭＭＴ分别添加至ＰＦ树脂中，并搅拌０．５ｈ后超声处理３ｈ，分别命名为ＰＦＮａＭＭＴ和ＰＦＯＭＭＴ㊂将３组样品放入１２０ħ的干燥箱中固化５０ｍｉｎ，每１０ｍｉｎ取一次样品，将提取出的试样进行ＫＢｒ压片，将液体或黏性ＰＦ树脂样品涂抹在纯ＫＢｒ压片上进行测试㊂１．７㊀热稳定性与燃烧性能测试为研究不同的纳米蒙脱土对ＰＦ树脂以及ＰＦ树脂与木粉混合物热稳定性的影响，使用热重分析仪（ＮＥＴＺＳＣＨＴＧ２０９Ｆ型，德国耐驰公司），在３０ｍＬ／ｍｉｎ流速的氮气气氛中，以１０Ｋ／ｍｉｎ的升温速率，分析了２种蒙脱土粉末㊁经３％质量分数蒙脱土改性前后的ＰＦ树脂绝干粉末㊁杨木粉末以及杨木与改性ＰＦ树脂混合粉末在２５８００ħ的质量变化情况，粉末粒径为０．１５０．１８ｍｍ㊂根据以下公式计算混合物的理论残炭量：理论值１＝ＣＭˑｐＭ＋ＣＡˑｐＡ＋ＣＷˑｐＷ；理论值２＝Ｃｍａˑｐｍａ＋ＣＷˑｐＷ㊂其中：Ｃｉ表示ｉ物质的实际残炭量；ｐｉ表示ｉ物质在混合物中的质量占比；Ｍ表示蒙脱土，Ａ表示ＰＦ树脂，Ｗ表示杨木木粉，ｍａ表示蒙脱土改性ＰＦ树脂㊂依据ＧＢ／Ｔ２４０６．２２００９‘塑料用氧指数法测定燃烧行为第２部分：室温试验“，以氧指数测定仪（ＨＣ９００⁃２型，南京上元分析仪器有限公司），采用极限氧指数法（ＬＯＩ）对各种板材进行燃烧性能测试，并使用环境扫描电子显微镜（ＳＥＭ，Ｑｕａｎｔａ２００型，美国ＦＥＩ公司）对测试后的试样拍摄照片，观察微观尺度下试样燃烧的程度㊂为探究蒙脱土的加入是否有助于大片刨花板的成炭过程，通过ＳＥＭ对极限氧指数测试回收样品的炭层部分进行表征㊂２㊀结果与分析２．１㊀Ｘ射线衍射仪分析纳米黏土改性ＰＦ树脂的Ｘ射线衍射图见图１，样品的片层间距见表２㊂根据Ｂｒａｇｇ公式计算了蒙脱土的层间距，ＮａＭＭＴ自身层间距为１．２８ｎｍ，ＯＭＭＴ的片层间距为２．４５ｎｍ㊂经过超声处理，３％ＮａＭＭＴ的片层间距增大为１．４８ｎｍ，该结果表明ＮａＭＭＴ的片层有剥离趋势，更有利于ＮａＭＭＴ在ＰＦ树脂中的分散；３％ＯＭＭＴ的片层间距为１．５３ｎｍ，较纯ＯＭＭＴ有所减小，但是３％ＯＭＭＴ的层间距仍大于３％ＮａＭＭＴ㊂图１㊀纳米黏土改性ＰＦ树脂的Ｘ射线衍射图Ｆｉｇ．１㊀Ｘ⁃ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｌａｙｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ表２㊀样品的片层间距Ｔａｂｌｅ２㊀Ｌａｍｅｌｌａｒｓｐａｃｉｎｇｏｆｓａｍｐｌｅｓ样品编号２θ／（ʎ）层间距／ｎｍＯＭＭＴ３．６１２．４５ＮａＭＭＴ６．９４１．２８３％ＯＭＭＴ５．７７１．５３３％ＮａＭＭＴ５．９８１．４８２．２㊀傅里叶红外光谱分析８０ħ下不同时间３种胶黏剂的形态㊁３种胶黏剂的变温红外图谱㊁ＰＦ树脂固化反应中官能团变化示意图和３种胶黏剂的Ｒ值（羟甲基与亚甲基浓度的比值）变化曲线见图２㊂从图２ｂ中可以看出，在高温下，ＰＦ树脂的亚甲基键（ＣＨ２，１４５２ｃｍ－１）和羟甲基（ＣＨ２ＯＨ，１０１０ｃｍ－１）伸缩振动特征峰［１９］在不断变化㊂根据ＰＦ树脂的固化机理，在固化过程中首先由苯酚和甲醛反应生成不稳定中间产物亚甲基醌，而亚甲基醌很快会继续反应，生成的产物含有羟甲基和亚甲基；然后缩聚反应生成线型甲阶ＰＦ树脂，甲阶ＰＦ树脂含有羟甲基（ＣＨ２ＯＨ）㊁亚甲基（ＣＨ２）㊁亚甲基醚键（ＣＨ２Ｏ）等；之后继续加热会进一步缩聚成丙阶ＰＦ树脂，此时体型结构的丙阶ＰＦ树脂含有一定数量亚甲基键，而羟甲基数量大大减少㊂ＰＦ树脂在固化初期亚甲基数量较多，在固化过程中羟甲基和亚甲基数量比不断波动，在反应结束时羟甲基数量大大减少，所以随着固化反应的进行Ｒ值处于波动状态，最后会出现下降趋势㊂在图２ｂ中，ＰＦ树脂在０ｍｉｎ时亚甲基波峰较大，５０ｍｉｎ时亚甲基仍有波峰而羟甲基波峰接近消失，从７３林业工程学报第８卷而证明上述过程㊂在图２ｄ中，４０５０ｍｉｎＰＦＮａＭＭＴ的Ｒ值高于ＰＦ树脂，说明ＮａＭＭＴ延缓了ＰＦ树脂的缩聚过程，而ＰＦＯＭＭＴ的Ｒ值一直低于ＰＦ树脂，说明ＯＭＭＴ会加速ＰＦ树脂的固化㊂ａ）８０ħ下不同时间３种胶黏剂的形态；ｂ）３种胶黏剂的变温红外图谱；ｃ）ＰＦ树脂固化反应中官能团变化示意图；ｄ）３种胶黏剂的Ｒ值变化曲线㊂图２㊀不同胶黏剂性能分析结果Ｆｉｇ．２㊀Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄｈｅｓｉｖｅｓ２．３㊀热重分析热重分析曲线和结果分别如图３和表３所示㊂如图３ａ所示，ＮａＭＭＴ从室温至８００ħ的过程中质量损失仅为８．２％，而经过季铵盐有机改性剂插层的ＯＭＭＴ热稳定明显下降，ＯＭＭＴ在３３２．５７ħ时快速热解，残炭率为６５．０３％㊂ＰＦ树脂的热降解分为３个阶段：后固化㊁热变形和环开裂㊂第１阶段的质量损失是由于羟甲基之间缩合反应产生水，进而蒸发失重，导致ＰＦ树脂在１７５ħ之前产生连续质量损失；第２阶段的质量损失是由于羟甲基与苯环氢发生缩合反应产生水造成的，导致３００ħ之前的质量损失；第３阶段是ＰＦ树脂分子链裂解产生小分子挥发，如一氧化碳㊁甲烷等㊂加入蒙脱土后，由于纳米材料的比表面积较大，界面相互作用强，使ＰＦ树脂分子链与其层间具有较强的范德瓦尔斯力，导致加热过程中，一些小分子不易于从ＰＦ树脂中挥发；并且蒙脱土的片层结构也起到一定阻隔作用，提高了ＰＦ树脂的热稳定性，但是改性后的ＰＦ树脂热解温度并没有发生太大变化㊂由于ＯＭＭＴ的层间插层剂为烷基季铵盐，热稳定性较差，所以相应的质量损失更多㊂如图３ｃ所示，杨木木粉在１４２ħ开始发生明显失重，在约３５４ħ时失重速率达到最大，ＰＦ树脂的加入对杨木的热解过程影响较小，但是会增加木材的热分解残余质量分数㊂在与木粉混合的ＰＦ树脂中加入蒙脱土后，可以明显提高混合物的热解起始温度㊂为了探究蒙脱土是否会催化影响ＰＦ树脂或者木粉胶黏剂混合物的热分解残余质量分数，将理论值与实际值进行了比较分析，如表４所示㊂从表４可以看出，理论热分解残余质量分数均低于实际热分解残余质量分数，这表明混合物中各物质之间并不是互不干扰地进行热解，而是蒙脱土可以促进ＰＦ树脂成炭，并且加入ＰＦ树脂中的蒙脱土对木粉的成炭过程也是有催化效果的㊂这些结果表明，蒙脱土催化影响了木材的热分解残余质量分数，并且ＮａＭＭＴ的催化效果更加明显㊂８３㊀第４期田飞宇，等：纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响ａ）不同树脂与蒙脱土的热重曲线；ｂ）不同树脂与蒙脱土的失重速率曲线；ｃ）不同蒙脱土与树脂和木粉混合物的热重曲线；ｄ）不同蒙脱土与树脂和木粉混合物的失重速率曲线㊂图３㊀热重分析曲线Ｆｉｇ．３㊀Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｃｕｒｖｅｓ表３㊀热重分析结果Ｔａｂｌｅ３㊀Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ样品编号Ｔ５％／ħＴ１５％／ħＴｐｅａｋ１／ħＴｐｅａｋ２／ħＴｐｅａｋ３／ħＴｐｅａｋ４／ħ残余质量分数／％ＯＭＭＴ２６６．３９３３２．５７２８３．４３３８３．６１６５．０３ＮａＭＭＴ６０１．８７６４８．９４９１．８０ＰＦ１５１．９９２７６．３９１６４．２４２７４．３７５０２．７２５１．１４３％ＯＭＭＴ１６６．１３２６４．３６１６６．１３２６４．３６４９５．７２７６６．０６５２．４６３％ＮａＭＭＴ９１．３１２７２．３９１５３．０２２５３．３６４９３．７２７５３．０７５７．９８Ｗｏｏｄ１４２．１５２８８．４９２８３．４８３５３．５９１３．５１Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ１３５．１４２９０．９９２９８．５１３４５．９３１８．１５Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＮａＭＭＴ２０３．２４２７３．４８２２３．２８３５３．５５２２．９８Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＯＭＭＴ２２８．３４２８８．５２１９８．２４３５３．５５１９．７１㊀注：Ｔ５％为失重５％时的分解温度，Ｔ１５％为失重１５％时的分解温度，Ｔｐｅａｋ１为第一峰值温度，Ｔｐｅａｋ２为第二峰值温度，Ｔｐｅａｋ３为第三峰值温度；Ｗｏｏｄ表示杨木木粉，Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ表示杨木木粉与ＰＦ树脂的混合物（杨木木粉与ＰＦ树脂固含量按照质量比１００ʒ８进行混合），Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＮａＭＭＴ表示杨木木粉与３％质量分数ＮａＭＭＴ改性ＰＦ树脂的混合物，Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＯＭＭＴ表示杨木木粉与３％质量分数ＯＭＭＴ改性ＰＦ树脂的混合物㊂表４㊀各试样在８００ħ热分解残余质量分数的理论值与实际值Ｔａｂｌｅ４㊀Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄａｃｔｕａｌｖａｌｕｅｓｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｔ８００ħｆｏｒｅａｃｈｓａｍｐｌｅ单位：％样品编号理论值１理论值２实际值３％ＯＭＭＴ５１．５４５２．４６３％ＮａＭＭＴ５２．３２５７．９８Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ１６．２９１８．１５Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＮａＭＭＴ１６．３８１６．８０２２．９８Ｗｏｏｄ⁃ＰＦ⁃ＯＭＭＴ１６．３２１６．３９１９．７１２．４㊀力学性能分析大片刨花板的制备流程如图４ａ所示，在所测试的样品中，１％ＮａＭＭＴ和１％ＯＭＭＴ分别在各自组别中的静曲强度与弹性模量达到最大值（表５），但是ＯＭＭＴ改性的ＰＦ树脂所压制的大片刨花板静曲强度和弹性模量下降更明显，甚至低于未改性组，并且下降幅度随着添加量的增加而增加㊂５％ＯＭＭＴ组的静曲强度与弹性模量下降程度达到最大，降幅分别为２５．３７％和１４．９７％㊂加入ＮａＭＭＴ后板材整体的静曲强度和弹性模量却有少量提升，９３林业工程学报第８卷在所测的试样中，１％ＮａＭＭＴ组的提升幅度最大，静曲强度与弹性模量分别提升了４２．６５％和２９．４６％；随着ＮａＭＭＴ的继续加入，静曲强度与弹性模量也有所下降，但是总体上仍高于未改性大片刨花板㊂２种蒙脱土对大片刨花板力学性能影响差异可能是多方面的，首先从图４ｂ的端面密度分析结果来看，大片刨花板的密度分布曲线呈现出较为平缓的马鞍型㊂制备过程中的人工铺装等因素会导致曲线有所差异，并且不同板材中部密度的高低与板材所表现出的内结合强度大小的排序规律一致，板材表层密度的高低与静曲强度大小的排序一致㊂第２个原因可能与蒙脱土对ＰＦ树脂固化过程的影响有关，在三点弯曲试验中，表层刨花更容易发生破坏［２０］㊂根据傅里叶红外光谱分析结果，ＮａＭＭＴ会延长ＰＦ树脂的固化时间，而ＯＭＭＴ会促进ＰＦ树脂的缩聚，导致ＯＭＭＴ组的表面在固化时更容易产生预固化，从而降低ＯＭＭＴ组的静曲强度㊂在内结合强度方面，ＯＭＭＴ的提升效果更好，且ＯＭＭＴ较ＮａＭＭＴ的提升效果更加明显，并高于未改性大片刨花板㊂在ＯＭＭＴ组中内结合强度随着ＯＭＭＴ添加量的增加而增加，在所测的试样中，增幅最大的为５％ＯＭＭＴ，此时大片刨花板的内结合强度提高了２１．７４％；而在ＮａＭＭＴ试样中，只有１％ＮａＭＭＴ组的内结合强度高于对照组㊂与内结合强度对应的是吸水厚度膨胀率，ＯＭＭＴ组的吸水厚度膨胀率也普遍低于ＮａＭＭＴ组，并且均低于未改性大片刨花板㊂图４㊀大片刨花板制备及物理力学性能Ｆｉｇ．４㊀Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ表５㊀阻燃大片刨花板的静曲强度和弹性模量Ｔａｂｌｅ５㊀Ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｓ样品编号静曲强度／ＭＰａ弹性模量／ＭＰａ内结合强度／ＭＰａ吸水厚度膨胀率／％对照组３３．９０（６．０１）３９４７．４７（１１４６．６１）０．６９（０．３１）２６．２３（６．７６）１％ＮａＭＭＴ４８．３６（８．０９）５１１０．５０（７８９．５５）０．８３（０．１８）２６．５２（７．５２）１％ＯＭＭＴ３９．０７（１０．６５）４９６０．６８（１４２８．４４）０．７４（０．１４）２２．８８（４．０５）３％ＮａＭＭＴ４１．５８（１３．７２）３９４１．８５（９４０．３１）０．５３（０．０２）２４．４７（３．５７）３％ＯＭＭＴ３２．７８（５．１２）３９１４．３６（１３７３．３６）０．８３（０．１７）２３．２８（３．００）５％ＮａＭＭＴ４３．１５（１４．２５）４７８４．８６（３２９．２４）０．５５（０．１６）３１．９６（４．５９）５％ＯＭＭＴ２５．３０（５．２５）３３５６．４０（６９１．００）０．８４（０．０６）２２．９２（４．５２）㊀注：括号中为标准偏差，下同㊂０４㊀第４期田飞宇，等：纳米蒙脱土改性酚醛树脂胶黏剂对大片刨花板性能的影响２．５㊀极限氧指数分析ＰＦ树脂中添加ＮａＭＭＴ和ＯＭＭＴ后，板材整体的阻燃性能有所提升，并且随着添加量从１％增加至５％，阻燃性能也进一步得到提升，在胶黏剂中加入质量分数１％５％的蒙脱土对总体极限氧指数数值的提升幅度为９．１３％１６．９８％（表６）㊂蒙脱土的片层边缘部分配位的金属离子使得蒙脱土具有Ｌｅｗｉｓ酸性，因此具备催化成炭的作用，使得刨花在燃烧后的炭层不呈现出大片碎块，而是呈现出具有较为完整木材结构的炭层（图５）㊂而ＯＭＭＴ是利用季铵盐进行预先插层的，季铵盐的热分解温度较低，在木材达到着火点之前有部分溢出，从而使ＯＭＭＴ的阻燃效果略低于ＮａＭＭＴ㊂表６㊀极限氧指数结果Ｔａｂｌｅ６㊀Ｌｉｍｉｔｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘｒｅｓｕｌｔｓ单位：％编号极限氧指数对照组２４．２０（０．２６）１％ＮａＭＭＴ２６．７９（０．３６）１％ＯＭＭＴ２６．４１（０．２４）３％ＮａＭＭＴ２７．５１（０．３１）３％ＯＭＭＴ２７．７０（０．１０）５％ＮａＭＭＴ２８．３１（０．２４）５％ＯＭＭＴ２７．６２（０．４３）图５㊀经过极限氧指数测试后大片刨花板的炭层形貌Ｆｉｇ．５㊀Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｃｈａｒａｆｔｅｒｔｈｅｌｉｍｉｔｉｎｇｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘｔｅｓｔ３㊀结㊀论１）将蒙脱土纳米材料改性ＰＦ树脂用于制备大片刨花板对板材的力学有明显影响，ＮａＭＭＴ的加入使得大片刨花板的三点弯曲测试结果较好㊂２）在所测的试样中，当ＮａＭＭＴ的添加量占绝干刨花质量的０．０８％时，静曲强度与弹性模量提升幅度最大，分别为４２．６５％和２９．４６％；而ＯＭＭＴ的加入对大片刨花板内结合强度提升更有利，当ＯＭＭＴ的添加量占绝干刨花质量的０．４％时可以使内结合强度提高２１．７４％，２种蒙脱土在力学性能方面表现的差异性可能与蒙脱土对ＰＦ树脂固化过程的影响有关㊂３）综合本研究结果，在力学性能方面，最佳添加组为１％ＮａＭＭＴ，并且ＮａＭＭＴ在阻燃性能方面的表现比ＯＭＭＴ更突出，当ＮａＭＭＴ添加量占绝干刨花质量的０．４％时，极限氧指数可以提高约１７．０％㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］范友华，王勇，邓腊云，等．硼酸协同多聚磷酸铵改性桉木胶合板的阻燃性能［Ｊ］．中南林业科技大学学报，２０２２，４２（５）：１５０－１５９．ＤＯＩ：１０．１４０６７／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７３－９２３ｘ．２０２２．０５．０１７．ＦＡＮＹＨ，ＷＡＮＧＹ，ＤＥＮＧＬＹ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｆｌａｍｅｒｅ⁃ｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＥｕｃａｌｙｐｔｕｓｐｌｙｗｏｏｄｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｂｏｒｉｃａｃｉｄａｎｄａｍｍｏｎｉｕｍｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉ⁃ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２２，４２（５）：１５０－１５９．［２］ＴＡＮＧＬＤ，ＷＵＹＢ，ＹＵＡＮＬＰ，ｅｔａｌ．ＴｈｅｈｅａｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｍｏｋｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆＭ⁃Ｓｉ⁃ｐｈｏｓｐｈｏｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓｃａｔａｌｙｚｅｄｂｙｍｅｔａｌｓａｌｔ⁃ｄｏｐｅｄＡＰＰｓｉｌｉｃｏｎｇｅｌｉｎｓｉｔｕｂｕｉｌｄｉｎｗｏｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，２０２１，１４６（６）：２３５３－２３６４．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１０９７３－０２０－１０５３０－３．［３］ＺＨＩＭＹ，ＹＡＮＧＸ，ＦＡＮＲ，ｅｔａｌ．Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｒｅｖｉｅｗｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｆｌａｍｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ：ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ，ｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌ⁃ｏｐｍｅｎｔｓ，ａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ，２０２２，２０１：１０９９７６．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｌｙｍｄｅｇｒａｄｓｔａｂ．２０２２．１０９９７６．［４］黄燕萍，陆弘毅，张帅，等．层层自组装聚电解质对胶合板力学及阻燃性能的影响［Ｊ］．林业工程学报，２０２２，３６（６）：５３－６０．ＤＯＩ：１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２１１１０２３．ＨＵＡＮＧＹＰ，ＬＵＨＹ，ＺＨＡＮＧＳ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｌａｙｅｒｂｙｌａｙｅｒｓｅｌｆ⁃ａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｆｌａｍｅｒｅ⁃ｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｌｙｗｏｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２２，３６（６）：５３－６０．［５］ＴＩＡＮＦＹ，ＸＵＤＬ，ＸＵＸＷ．ＳｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆＡＰＰａｎｄＴＢＣｆｉｒｅ⁃ｒｅｔａｒｄａｎｔｓｏｎｔｈｅｐｈｙｓｉｃｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｔｒａｎｄｂｏａｒｄ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），２０２２，１５（２）：４３５．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｍａ１５０２０４３５．［６］ＰＯＮＮＡＲＥＮＧＡＮＨ，ＫＡＭＡＲＡＪＬ，ＢＡＬＡＣＨＡＮＤＲＡＮＳＲ，ｅｔａｌ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｏｖｅｌＧＬＡＲＥｌａｍｉｎａｔｅｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｎａｎｏｃｌａｙ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，２０２１，４２（８）：４０１５－４０２８．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐｃ．２６１１３．［７］ＫＡＲＢＨＡＲＩＶＭ，ＸＩＡＮＧＪ．Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｏ⁃ｃｌａｙｅｐｏｘｙｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｕｓｅｉｎｃｉｖｉｌｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ⁃ＰｌａｓｔｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２２，６１（２）：２２０－２２９．ＤＯＩ：１０．１０８０／２５７４０８８１．２０２１．１９７６２０５．［８］ＹＡＮＧＹ，ＰＡＬＥＮＣＩＡＪＬＤ，ＷＡＮＧＮ，ｅｔａｌ．Ｎａｎｏｃａｒｂｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｍｅｒｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ（Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），２０２１，２６（１５）：４６７０．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ２６１５４６７０．［９］陈宝书，廖力，赵天宝，等．有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯［Ｊ］．化工新型材料，２０１８，４６（１１）：１８１－１８４．ＣＨＥＮＢＳ，ＬＩＡＯＬ，ＺＨＡＯＴＢ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆｏｒ⁃ｇａｎｉｃｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｗｉｔｈｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｏｎｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ［Ｊ］．ＮｅｗＣｈｅｍｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１８，４６（１１）：１８１－１８４．［１０］ＬＩＵＲ，ＬＵＯＳＰ，ＣＡＯＪＺ，ｅｔａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｏ⁃ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ（ＯＭＭＴ）ｍｏｄｉｆｉｅｄｗｏｏｄｆｌｏｕｒａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｐｏｌｙ（ｌａｃｔｉｃａｃｉｄ）［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＡ：ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，２０１３，５１：３３－４２．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａ．２０１３．０３．０１９．１４林业工程学报第８卷［１１］ＳＺＵＳＴＡＫＩＥＷＩＣＺＫ，ＫＩＥＲＳＮＯＷＳＫＩＡ，ＧＡＺＩＮ＇ＳＫＡＭ，ｅｔａｌ．Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＰ／ＯＭＭＴｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ，２０１１，９６（３）：２９１－２９４．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｌｙｍｄｅｇｒａｄｓｔａｂ．２０１０．１１．００１．［１２］ＹＡＤＡＶＳＭ，ＬＵＢＩＳＭＡＲ，ＷＩＢＯＷＯＥＳ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎａｎｏｃｌａｙｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｉｏｎｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｕｒｅａ⁃ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒｅｓｉｎａｄｈｅｓｉｖｅｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＢｕｌｌｅｔｉｎ，２０２１，７８（５）：２３７５－２３８８．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ００２８９－０２０－０３２１４－３．［１３］ＬＵＢＩＳＭＡＲ，ＰＡＲＫＢＤ．Ｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｌｏｗｍｏｌａｒｒａｔｉｏｕｒｅａ⁃ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒｅｓｉｎａｄｈｅｓｉｖｅｓｖｉａｉｎｓｉｔｕｍｏｄｉｆｉｃａ⁃ｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄｎａｎｏｃｌａｙ［Ｊ］．ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｈｅｓｉｏｎ，２０２１，９７（１４）：１２７１－１２９０．ＤＯＩ：１０．１０８０／００２１８４６４．２０２０．１７５３５１５．［１４］ＧＯＧＯＩＧ，ＣＨＯＷＤＨＵＲＹＣ，ＭＡＪＩＴＫ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｎａｎｏｃｌａｙｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｏｓｉｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｅｄｇｒｅｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂａｓｅｄｏｎｃｈｉｃｋｅｎｆｅａｔｈｅｒｆｉｂｅｒａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｏｉｌ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０２１，６１（１）：２８８－３００．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐｅｎ．２５５７５．［１５］ＺＨＯＵＲ，ＬＩＷＪ，ＭＵＪＪ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｄｉｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎａｔｅａｎｄｍｅｌａｍｉｎｅｏｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），２０１９，１３（１）：１５８．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｍａ１３０１０１５８．［１６］ＨＵＡＮＧＨ，ＳＨＩＹ，ＬＶＧＰ，ｅｔａｌ．Ｆｌａｍｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄａｇｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅｓｈｅｅｔｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｌｉｎｅａｒｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｃｈａｒｒｉｎｇａｇｅｎｔ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ，２０１５，１２２：１３９－１４５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｌｙｍｄｅｇｒａｄｓｔａｂ．２０１５．０９．０２１．［１７］ＷＡＮＧＸＺ，ＷＡＮＧＳＱ，ＸＩＥＸＱ，ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉ⁃ｓｃａｌｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎａｎｏｃｌａｙｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｏｏｄ／ｐｈｅｎｏｌｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｂｏｎｄｌｉｎｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｈｅ⁃ｓｉｏｎａｎｄＡｄｈｅｓｉｖｅｓ，２０１７，７４：９２－９９．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｉｊａｄｈａｄｈ．２０１７．０１．００４．［１８］许文，吴其胜，吴乐华，等．蒙脱土插层改性酚醛树脂复合材料及其摩擦磨损性能［Ｊ］．材料科学与工程学报，２０１５，３３（２）：２０７－２１０．ＤＯＩ：１０．１４１３６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１６７３－２８１２．２０１５．０２．０１２．ＸＵＷ，ＷＵＱＳ，ＷＵＬＨ，ｅｔａｌ．Ｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｒｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，３３（２）：２０７－２１０．［１９］张莹，胡宏林，王在铎，等．基于变温红外的苯基苯酚改性酚醛树脂固化机理研究［Ｊ］．复合材料科学与工程，２０２１（５）：３７－４２．ＤＯＩ：１０．１９９３６／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９６－８０００．２０２１０５２８．００５．ＺＨＡＮＧＹ，ＨＵＨＬ，ＷＡＮＧＺＤ，ｅｔａｌ．Ｃｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｂｌｅｔｅｍ⁃ｐｅｒａｔｕｒｅＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒａ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１（５）：３７－４２．［２０］ＬＩＷＺ，ＬＩＤＨ，ＤＵＡＮＹＪ，ｅｔａｌ．ＣｏｍｂｉｎｉｎｇＸ⁃ｒａｙＣＴａｎｄＤＩＣｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＯＳＢ［Ｊ］．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２２，３５４：１２９１２５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｏｎｂｕｉｌｄｍａｔ．２０２２．１２９１２５．（责任编辑㊀莫弦丰）２４。

钠基蒙脱土纳米复合材料的研究的开题报告

新型尼龙6/钠基蒙脱土纳米复合材料的研究的开题报告研究方向：本研究将致力于探索新型尼龙6/钠基蒙脱土纳米复合材料的制备和性能表征，为尼龙6复合材料的开发和应用提供新的思路和技术支持。

研究背景：尼龙6作为一种种类繁多，应用广泛的高性能工程塑料，在汽车、航空、电子、医疗等领域具有广泛的应用前景。

然而，尼龙6也存在着一些缺点，如机械强度低、热稳定性差等，为了提高尼龙6的性能，需要开发新型的复合材料。

近年来，蒙脱土作为一种天然的纳米材料，在聚合物复合材料中得到了广泛的应用，蒙脱土的纳米尺度结构和高比表面积可以显著提高聚合物的力学性能、热稳定性、氧气阻隔性、耐化学性等多种性能，同时还增加了材料的热稳定性、阻燃性能和降低了材料的毒性。

研究目标：本研究的目标是制备新型尼龙6/钠基蒙脱土纳米复合材料，并对其性能进行表征，包括力学性能、热稳定性、氧气阻隔性、耐化学性等。

通过比较尼龙6/蒙脱土和纯尼龙6的性能，评估蒙脱土对尼龙6的改进作用，探究蒙脱土含量、分散均匀度等因素对材料性能的影响，为尼龙6复合材料的研究提供理论和实践的支持。

研究内容：1. 制备尼龙6/钠基蒙脱土纳米复合材料，采用熔融共混法。

2. 通过扫描电子显微镜、X射线衍射等技术研究复合材料的微观结构和纳米蒙脱土的分散均匀度。

3. 测定复合材料的力学性能（拉伸强度、弹性模量等）、热性能（热失重分析、差示扫描量热法等）、氧气阻隔性能和耐化学性（酸碱溶解度等），并与纯尼龙6进行比较。

4. 探究蒙脱土含量、分散均匀度等因素对材料性能的影响，优化复合材料的制备工艺和材料性能。

研究意义：制备新型尼龙6/钠基蒙脱土纳米复合材料，可以显著提高尼龙6的力学性能、热稳定性、氧气阻隔性和耐化学性等多种性能，拓展尼龙6的应用范围。

本研究的成果对于开发新型尼龙6复合材料、优化材料性能和工艺具有积极的意义，为高性能工程塑料的研究和应用提供新的思路和技术支持。

季铵盐复配硅烷偶联剂改性蒙脱土的制备及表征

季铵盐复配硅烷偶联剂改性蒙脱土的制备及表征
赖登旺;李笃信;杨军;杨金
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2014(33)6
【摘要】制备十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)复配γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性蒙脱土(MMT),利用XRD、ICP、FTIR、TG和SEM对改性前后的蒙脱土进行表征。

结果表明MMT层间距的扩大主要是由于OTAC与MMT层间阳离子交换的结果,质子化的KH550亦能与MMT进行离子交换但不影响OTAC对MMT的有机改性,而且KH550能与MMT表面羟基反应形成化学键而接枝于MMT表面。

【总页数】5页(P1298-1302)
【关键词】季铵盐;硅烷偶联剂;蒙脱土;复配
【作者】赖登旺;李笃信;杨军;杨金
【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室;株洲时代新材料科技股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM285
【相关文献】
1.聚苯乙烯/硅烷偶联剂修饰蒙脱土纳米复合材料的制备与表征 [J], 赵伟安;侯万国;孙德军;侯万荣;李东祥
2.季铵盐改性蒙脱土的制备与表征 [J], 张葵花;谭绍早;刘应亮;林松柏
3.己内酰胺复配异氰酸酯改性蒙脱土的制备与表征 [J], 赖登旺;李笃信;杨金;崔超;杨军
4.表面活性剂和硅烷偶联剂有机复合改性蒙脱土的制备及性能表征 [J], 陈际帆;周少奇
5.硅烷偶联剂改性蒙脱土的制备及性能研究 [J], 吕斌;段徐宾;高党鸽;马建中
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蒙脱土改性酚醛树脂微球制备及其协效阻燃聚丙烯

蒙脱土改性酚醛树脂微球制备及其协效阻燃聚丙烯张永盛;姜立聪;李纯志;龙义强;肖乐勤;周伟良【期刊名称】《工程塑料应用》【年(卷),期】2024(52)1【摘要】为了提升聚丙烯(PP)的阻燃性,以苯酚、甲醛、蒙脱土(MMT)、4-羟基苯磺酸为主要原料,采用悬浮缩聚法制备MMT改性酚醛树脂微球(MPF)。

通过傅里叶红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜、激光粒度仪等对MPF进行表征,研究MMT对酚醛树脂微球的微观形貌以及热稳定性的影响。

测试结果表明,成功制备了MPF,其粒径均匀分布在1~20μm,相比于酚醛树脂微球,拥有良好的热稳定性,最大失重率温度为542℃,800℃下残炭率为59.3%。

将MPF引入PP,采用熔融共混法制备了PP/膨胀阻燃剂/MPF复合材料,利用垂直燃烧(UL94)、极限氧指数(LOI)、力学性能测试探究MPF的用量对复合材料性能的影响。

研究发现,MPF由于良好的成炭性和基体相容性,使PP复合材料的阻燃性能和力学性能同时提高。

当MPF添加量为2%时,复合材料的LOI值为29.3%,并且通过UL94 V-0测试,拉伸强度为23.6 MPa,断裂伸长率为25.2%。

MPF燃烧时生成碳微球,调控了膨胀炭层,形成了连续且致密的炭层,可隔绝氧气与热量,从而提升了复合材料的阻燃性。

【总页数】6页(P132-137)【作者】张永盛;姜立聪;李纯志;龙义强;肖乐勤;周伟良【作者单位】南京理工大学化学与化工学院;泸州北方化学工业有限公司;四川临港五洲工程设计有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ322.41【相关文献】1.铁基蒙脱土对膨胀型阻燃EVA的协效阻燃作用研究2.阻燃高抗冲聚苯乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料阻燃效应的研究(Ⅱ)--蒙脱土改性比率对阻燃协效性的影响3.阻燃高抗冲聚苯乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料阻燃效应的研究(Ⅰ)--传统阻燃剂与改性蒙脱土的阻燃协效性4.基于湿法球磨改性蒙脱土构建可负载疏水药物的海藻酸盐/有机蒙脱土复合凝胶微球及其释药性5.吡啶盐改性蒙脱土的制备、表征及在聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料制备中的应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

酚醛纤维的制备及改性研究进展_焦明立

到热塑性酚醛树脂（ Novolac）或可溶性酚醛树脂（Ｒesole），但用于纺丝原液的酚醛树脂的相对分子质量很低。这是由于：（ 1）热塑性酚醛树脂的缩聚反应过程中，酚 / 醛摩尔比须在 1 ∶（ 0． 75 ～ 0． 85），甲醛含量的增多将导致凝胶出现，反应难以进行，所以热塑性酚醛的相对分子质量往往低于 2 000；（ 2）可溶性酚醛树脂的合成中，甲醛过量，酚 / 醛摩尔比为 1 ∶（ 1 ～ 1． 5），甚至达 1 ∶3，得到高反应性羟甲基酚醛树脂，为保证产物处于可溶性酚醛树脂阶段，反应须提前停止，防止相对分子质量增大生成不溶的热固性酚醛树脂。 1． 2 酚醛纤维的制备方法
但由于酚醛树脂化学结构的限制，纤维力学性能的改善范围不大，很难在原有基础上大幅度地提高酚醛纤维的力学性能。 2． 2． 2 氧化性能和热性能
酚醛纤维中，酚醛结构上含有的活泼羟基和连接苯环的亚甲基基团，在使用过程中发生反应，导致纤维颜色变暗、强度降低、高温降解，从而影响后续的加工和使用。通过酚醛分子中的酚羟基醚化或酯化，可提高耐氧化性能和白度［14，24］，通过掺杂改性提高纤维的耐热性能［16，25］，也可将含乙烯基分子单体或聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）接枝到酚醛上纺丝，制得纤维的接枝单体经过热处理，获得了具有优良耐烧蚀及隔热性能的多孔酚醛纤维［26］。 2． 2． 3 碳纤维活性
2 酚醛纤维的改性 2． 1 改性机理
酚醛纤维虽早在 20 世纪 60 年代已申请了专利［1］，并随后进行了工业化生产，但对纤维的改性研究却从未中断（见表 1）。酚醛树脂中酚羟基和亚甲基活性强，易反应，常通过醚化、酯化、烷基化，引入杂原子、络合等改性方法，以改善纤维的力学、耐热、阻燃或可纺性能［15 － 16］，并努力提高固化速率，缩短成纤时间［17］。