一种热固性酚醛树脂酸性粘土纳米复合材料及其制法
酚醛树脂／蒙脱土纳米复合材料的制备及性能
度的提高 和改善 。 关键词 ：酚醛树脂 ；蒙脱土 ；纳米复合材料
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塑 料 工 业
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第３ ５卷增刊
２０ Ｏ７年 ６月
酚醛树脂／ 蒙脱土纳米复合材料的制备及性能
田建 团 ，张 炜 ，郭 亚林 ，周 玉玺 ，周 文英
（ ． 安航天合材料研究所 ，陕西 西安 ７０２ ； ． １西 １０５ ２ 西北工业大学应用化学 系 ，陕西 西安 ７０７ ） １０２
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酚醛树脂 以其 优异 的性 能 成为工 业部 门不 可缺 少 的材料 ，具 有 广 泛 的 用 途。为 了进 一步 改善 其 性 能 ， 人们通 过结构 改性 和添 加剂 改性两 种途 径对 其 进 行 了
酚醛树脂／蒙脱土纳米复合材料的制备及研究进展
1 前言酚醛树脂以其优异的性能成为工业部门不可缺少的材料。
根据原料化学结构、酚和醛用量摩尔比及介质pH值的不同，所生成的酚醛树脂分为热塑性和热固性两大类，可通过结构改性和添加剂改性进一步改善酚醛树醋的性能。
随着纳米复合材料的兴起，人们将目光开始投向酚醛树脂纳米复合材料的制备。
纳米复合材料是指作为分散相材料的尺寸至少在一维方向以纳米级大小复合，通常在1－100nm之间。
这些分散相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之。
它们可以是无机、有机或二者都有，实际上可以是任何组分。
自1987年日本丰田公司的研究小组首次制得尼龙6/层状硅酸盐纳米复合材料以来，采用插层复合法制备的聚合物／蒙脱土纳米复合材料便以其优异的性能吸引了人们的关注，也为酚醛树脂纳米复合材料的制备开辟了新的途径。
2 蒙脱土的结构及插层原理为了给单体或聚合物提供存在的空间，插层复合所用填料均需具备层状结构，如石墨、云母类硅酸盐等。
研究表明无机物层间可交换阳离子数，即离子交换容量（CEC）是能否插层成功的一个重要指标。
如果离子交换容量过高，则会导致无机物片层间库仑力过大，不利于大分子链的插入；如果离子交换容量太低，则无机物不能有效地与聚合物相互作用，难以保证无机物与聚合物基体的相容，同样不能得到插层纳米复合材料。
蒙脱土具有充足的可交换阳离子和较大的初始间距，可利用离子交换的方式将其层间距扩大到允许聚合物分子链插入的程度，从而制备出性能优异的插层纳米复合材料。
2.1 蒙脱土的结构蒙脱土是一种由纳米级厚度的硅酸盐片层构成的粘土。
其基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构，如图1所示。
它属于2:1型粘土矿物。
每一个片层的厚度约为1nm，长和宽各约100nm。
天然的蒙脱土片层在形成过程中，一部分位于中心层的Al被低价的金属离子（如Fe、Cu等）同心置换，导致各片层呈现出弱的电负性，因此在片层表面往往吸附着金属阳离子（如Na+、Ca2+、K+、Li+等）以维持整个矿物结构的电中性。