坡缕石在聚合物材料中的应用现状

一
拉伸强度、 缺口冲击强度 、 弯曲强度 、 弯曲模量和热 稳定性 等 均有 所 提 高 。Ｗａｇ ． 利 用 熔 融 共 混 ｎＬ Ｈ 法成功制 备 出 聚 丙 烯 有 机 物 改 性 绿 坡 缕 石 （ ｒ ｏｇ— Ａ Ｐ 纳米 复合 材 料 。结 果 显 示 ，ｒ Ｔ） ｏｇ—Ａ Ｐ极 大 提 Ｔ 高纳米复 合材料 的 强 度 和硬 度 ， 同时 也提 高 了该 纳 米复合材 料的存 储模 量和 玻璃化 转 变温度 。 荣俊 峰等 ¨ 系 统 研 究 了 Ｐ ／ 缕 石 纳 米 复 合 Ｅ坡 材料的制备 规律 。结 果 表 明 ， 过 原位 聚 合 法制 备 通 的 Ｐ／ Ｅ 坡缕石 纳 米 复合 材 料 具 有 良好 的分 散 性 ， 一 维 尺寸 均 在 １０ ｍ 以 内 ， 够 提 高 树 脂 的抗 冲 强 ０ｎ 能 度 。Ｒｎ 等研 究 了坡 缕石／ 乙烯 （ Ｅ 共 混 聚 ｏｇ Ｊ 聚 Ｐ） 合物 的制备方 法 ， 将 Ｚｅｌ —Ｎ ｔ 催 化剂 支 撑 在 先 ｉｇ ｒ ａａ ｅ ｔ 坡缕石 晶体纤维 的纳 米表 面 上 ， 后 在纤 维 表 面开 然 始乙烯基 聚合作 用 ， 坡缕 石 被 聚 乙烯包 封 变 成增 强 纤维复合材 料 。 盛 淼 － 】 等用 此 法 也 成 功 制 备 了坡 缕 石／ 乙烯 纳 米 复合 材 料 。坡 缕石 纤 维 既是 引 发 聚 聚合 反应 的催 化剂 载 体 ， 是 反 应结 束 后 复合 材 料 又 中的增 强体 。坡缕 石 的 活 化 ， 即在 坡 缕 石纤 维 表 面 均匀地 负载含 Ｔ 的催 化 活 性 中心 是 制备 的关键 步 ｉ
・
向。
１ 坡 缕 石 的表 面 处理
１ １ 复 杂 的综 合作用 过 程 。坡缕石 酸活化 反应具 有可 逆性 。一般 酸 的浓度 控制 在 ２ ｏ Ｌ 经 酸 活 化 后 ， 缕 石 纤 维 的表 面 及 ｍｌ ， ／ 坡 空 腔表面性 质 、 构 都 会发 生 变 化 ， 表 面积 增 加 ， 结 使 从 而提升 了它在工 业 上 的应 用 功 能． 元 峰 等 研 蔡 究 了不 同坡缕 石在 ＨＣ 溶 液 中的溶 解 行 为 ， 果 表 Ｉ 结 明坡缕 石 的 八 面 体 离 子 的 溶 出 受 Ｍｇ 含 量 高 及 “ Ｍ ｎ 和 Ｓ 离子 行 为 的相 互 制 约 所 致 。 王 一 中 等 ｇ ｉ 人‘ 利用 稀盐酸对 除 杂后 的坡 缕 石进 行 了处理 ， 酸 处理后大 部分离 子被 溶 出 ， 坡缕 石 表 面 吸附 有 Ｈ ， 从 而有利 于 己酰胺发 生开环 聚合 。
收 稿 日期 ： １ ２ ０—０ ２ ０ ８— ７
和钛酸 酯 偶 联 剂 。杨 飞 华 等 研 究 对 江 苏 省 高 家 洼坡 缕 石用 ＷＤ一 硅 烷偶联剂 对坡 缕石 粘土进 行 ５ １ 湿 法改 性处理 ， 佳条件 为 ＷＤ一 １浓 度 １６ ， 最 ５ ． ％ 改 性 温度 １０℃ ， 性 时 间 ６ｍｉ。王 益 庆 等人 采 ２ 改 ０ ｎ 用偶 联 剂 Ｓ 一 ９对 凹土进行 处 理 ， Ｓ ｉ６ Ｄ Ｃ分析 确 认偶 联剂 Ｓ 一６ ｉ ９与凹土 间发生 了反应 ， 为 用偶 联 剂 强 这 化界 面效 果提 供 了进 一步 的依据 。 １ ３ 表面 活性剂 处理 ． 选用 有 机 阳离 子 表 面 活 性 剂 ， 凹 土 层 间 的 与 Ｎ 和 Ｃ 等进 行离 子交 换 ， 其表 面 吸附 有 机化 ａ ａ 使 基 团 ， 强与 高聚 物 的亲 和性 。王 云 普 等 用 十 六 加 烷基 三 甲基溴 化铵 通 过微 波 法对 坡 缕 石 有 机 改性 ， 结果 表 明 ， 有机 阳离子 插人坡 缕石层 间 ， 并且 具有反 应 时间短 、 操作 工 艺 简单 等特 点 。何 凌 云 等 对 坡 缕石 进行 有机 改性处 理 ， 备出有 机改性 粘 土 ， 制 通过 ｘ一射 线衍 射和 热失重 分析 有 机改 性 前后 的层 间距 和热 失重性 能 变化 ， 果表 明 ， 结 改性 后有 机 阳离子 已 和粘 土发 生 了离子交换 作用 ， 时使 层 间距变 大 ， 同 可 用作 聚合 物 基 层 状 硅 酸 盐 纳 米 复 合 材 料 的无 机 填 料。
坡缕石 （ 名 凹 凸棒 ， 写 Ａ 是 一 种 含 水 的 又 缩 Ｔ） 层 链状镁质 硅酸盐 矿物 。其 基本 结构 单元 为 ２ １ ： 层 型， 两层硅 氧 四面体 夹一层 镁氧八 面体 组成单 元层 。 其 理想 的化 学 分 子 式 为 ：Ｍ ｉ （ Ｈ） （ Ｈ ） ｇＳ ０ 。 Ｏ ： Ｏ 。 ４ 是三层 结构 ， Ｈ ０， 上下 两层 是 Ｓ 一０四面 体 ， ｉ 中 间一层 是 （ １Ｍｇ Ｆ ）一０一（ Ｈ） 面体 。 Ａ 、 、ｅ Ｏ 八 坡 缕石 表面极性 的羟基 使它 与非极 性 的聚合物 亲 和性 差 ， 聚合物 中只能 作为惰 性填 料使用 ， 在 用作 纳米 材料时 ， 聚合 物基 体 中很 难 分 散 。对 坡缕 石 在 表 面进 行有机 化改 性或 其 它 表 面处 理 ， 改 善其 在 能 高 聚物 中的相 容性 和填 料 效果 ； 善其 在 高 聚 物基 改 体 中的分散性 和亲 和性 ， 坡 缕 石矿 物 得 到 广泛 应 使 用 ¨ 。本 文讨 论 了 目前 国 内外 坡 缕 石 的表 面改 性 及在 聚合物 中的 应用 现状 ， 析该 领 域 的 发展 方 分
２ 坡 缕 石 在 聚 合 物 材 料 中 的 应 用 现 状
２ １ 坡缕 石在 塑料 中的应 用现状 ． 包 括 了坡 缕 石 在 聚氯 乙烯 （ Ｖ ） 料 、 丙烯 ＰＣ塑 聚 （ Ｐ 和 聚 乙 烯 （ Ｅ） 聚 合 物 中 的 应 用 。 钱 运 华 Ｐ） Ｐ 等 等 研究 了坡 缕 石 填 充 硬 质 聚 氯 乙 烯 （ Ｖ 塑 料 Ｐ Ｃ） 的力学 性能 、 阻燃 性 和 耐 热性 ， 果 表 明 ， 料 的 阻 结 塑 燃性 随 Ａ Ｔ填 充量 的增 加 而 提 高 ， 过 偶 联 剂 处 理 经
第１ Ｏ卷 第 ３期
２１ ０ ０年 ９月
兰州 石 化 职 业技 术 学 院 学报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｚ ｏ ｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌＣ Ｈ ｇ ｆＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＬ ｎ ｈ ｕ Ｐ ｔ ｈ ｍｉａ ｏ ｅ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ
Ｖｏ ．１ Ｎｏ． １ ０ ３ Ｓ ｐ．，２ ０ ｅ ０１
对坡缕 石 进 行 提 纯 和 改 性 ， 且 填 充 改 性 坡 缕 石 并 Ｎ Ｒ胶料 的物理 性能普 遍 提高 ； Ｂ 改性 坡缕 石 在 Ｎ Ｒ Ｂ
料有 较好 的粘结 强 度 、 伸强 度 、 定 性 、 拉 稳 断裂 伸 长 率 和防腐 蚀性 。郑 自立 等 根 据 现 有 复 合 硅 酸盐 保温 涂料 的 主要 原 料供 给 紧 张 、 本 高 、 浓 烈 异 成 有 味 、 置变质 及涂 敷施工 难等 问题 ， 于坡 缕 石具有 久 基 的分散 性好 ， 耐热传 导性 强 及 集合 体 的孔 结 构分 布 等特性 ， 进行 了以坡 缕 石 为 主要 成 分 的 新 型 节能 材 料 研究 ， 并研 制 成 功 Ｓ 复 合 硅 酸 盐 保 温 涂 料 。吴 Ｍ 国华 等 利 用现 代 测 试手 段 研 究 了坡 缕 石 与膨 润 土对 消失 模流 变行 为 的影 响 。结果 表 明 ， 缕 石 比 坡 膨润 土更 有利 于改善消 失模 的流 变性 。消失模 水基 涂料 中加 入质量 分数为 ２ 的坡缕 石 可 使涂 料 的 流 ％ 变性 大为提 高 ， 流变 性 可 与美 国 Ａ ｈａｄ消 失 模 其 ｓｌ ｎ 涂料 相媲美 。 ２ ４ 坡缕 石在 吸水材料 中 的应用现 状 ． 高 吸水 性 树脂 目前仍 存 在 吸水 倍 率低 、 耐盐 碱 性差、 成本 高 等 问题 。因 此 ， 制 和 开 发耐 盐 碱 、 研 低 成本 的保水 剂成 为 其 拓展 应 用 的关 键 。近 年来 ， 杂 化保 水剂 的研究 备受 关 注 ， 能 在 提 高保 水 剂综 合 它 性能的同时降低成本 。栗海峰等 制备 了坡缕石／ 聚丙烯酸（ （ Ａ Ｎ ） 钠） Ｐ Ａ ａ 高吸水复合材料 ， 该材料具 有 优异 的保 水 及 反 复 吸水 性 能 ； 缕 ；／ Ａ Ｎ 坡 ｉ Ｐ Ａ ａ的 ￣ － 吸液倍率随电解质溶液离子强度的升高而降低 ， 与 其 他 ６种 矿 物／ Ａ Ｎ Ｐ Ａ ａ复合 材 料 相 比 ， 材 料 吸 液 该 性 能大 幅提高 。 田惠 卿等 采 用 水溶 液 聚合 法 ， 以 丙烯 酸为单 体 ， 硫酸钾 为 引发剂 ， Ｎ一亚 甲基双 过 Ｎ， 丙烯 酰 胺 为 交 联 剂 ， 备 出 了 坡 缕 石／ 丙 烯 酸 制 聚 （ 高吸水保水复合材料 ， 复合材料具有较高的 钠） 该 吸液倍 率及 良好 的耐盐性 。Ａ ｉ ｎＬ 等 制备 了丙烯 酸、 丙烯 酰胺 与坡缕 石 复合 的有 机 一无 机 复合 吸水 材 料 ， 拟实 际应 用 情况并 对其 吸水 、 模 释水及 耐盐 性 能 进行 了研究 。结 果 表 明 ， 入 坡 缕 石合 成 的复合 加 吸水 剂具 有更 高的 吸水 倍 数 和 耐盐 碱 性 能 ， 合性 综 能 优于 聚丙烯 酸 、 聚丙烯 酰胺 类保 水剂 。 ２ ５ 坡缕 石在其 它行 中的应 用现状 ． 除上 述 领域 ， 缕石 在 其 它行 中也 得到 了广泛 坡 的应用 。闫 建 伟 等 用 纤 维 状 坡 缕 石 、 状 硅 灰 针 石 、 ｅｌ 纤 维 、 Ｋｖａ ｒ 钢纤 维 混 杂 作 为 增 强 组 分 ， 备 了 制 纤 维状坡 缕石 为 主增 强 酚醛 树 脂 基 制 动摩 擦 材 料 ， 该 材料稳 定 、 损率 小 、 复性 能好 、 磨 恢 冲击 强度 高 ， 是 种综合 性能优 良的无 石 棉制动摩 擦 材料 。杨德安 等人 钊采用 预 浸料 模 压 工 艺 制 备 了纳 米 Ａ ／ 碳 Ｔ短 纤维／ ＭＩ 脂 复合 材料 ， 析 了纳 米 Ａ Ｂ 树 分 Ｔ对 复合材 料 的增 强 与 增 韧 作 用 ， 当其 质 量 分 数 为 ５ ～ ％ ％ ６ 时 ， 曲强 度和 冲击 强 度 分别 提 高 了 ３％ 和 ５ ％ 。 弯 ０ ７ 康 文 韬 等采 用 超声 分 散 和溶 液 共 混 的 方法 制 备 坡 缕 石／ 氧 树 脂 复 合 材 料 ， 验 结 果 表 明 ， 坡 环 实 当 缕 石 含量 为 ３ 时 ， ％ 复合 材 料 冲击 强 度 由纯 树脂 的 ３９ Ｊ ｍ 提高到 ７ ３ Ｊｍ ， ．７ｋ／ ．９ｋ／ 抗弯强度 由纯树脂 的 １１２ Ｐ 提 高 １８４ ａ 而 抗 弯 模 量 则 随 ２ ．７Ｍ ａ ９ ．５ＭＰ ； 着坡 缕石 含量 的增 加 而 增 加 ， 坡 缕 石 含 量 为 ７ 在 ％
基金项 目： 甘肃省教育厅资助项 目（７ ５— ２） ０１ ０ 作者简 介： 王有朋（ ９０一）， ， １８ 男 宁夏同心人 ， 讲师 ， 硕士
王有 朋 ．坡 缕石 在 聚合 物 材 料 中的 应 用现 状
・１ ・ ３
的Ａ Ｔ作 为硬 质 Ｐ Ｃ型 材 的填 料在 技 术 上 是 可行 Ｖ 的 。张启 卫等 ¨ 叫用 硅 烷 偶 联 剂 甲基丙 烯 酰 氯 丙 基 硅 烷 （ Ｔ ） 甲基 丙烯 酸 甲酯 （ ＭＰ ＭＳ 和 ＭＭＡ） 坡缕 石 对 进 行表 面接 枝 改 性 ， 填 充 硬 质 Ｐ Ｃ 并 Ｖ 。结 果 表 明 ： 定 量 内的改性 坡 缕 石 填 充 可使 Ｐ Ｃ复 合材 料 的 Ｖ
合 物材料 中的应 用现 状 ， 缕石／ 坡 聚合物 材料应 用前景 和研 究 方向 。
关 键词 ： 缕石 ； 坡 聚合 物 ； 面改性 ； 表 分散
中图分类号 ： Ｑ １ ．４ Ｔ ３４ ２ 文献标识码 ：Ａ １２ 偶联 剂 处理 ． 通 过 偶联 剂 的偶联 作用 ， 之 与聚 合 物 大分 子 使 链 彼此 相联形 成 交联 结 构 ， 而达 到 对 高 聚物 较 好 从 的改性 效果 。 目前 ， 常用 的偶 联 剂 有硅 烷 偶 联 剂 较
文 章 编 号 ： ７ — ０ ７ ２ １ ）３— ０２—０ １ １ ４ ６ （０ ０ ０ ０ １ ６ ３
坡 缕 石 在 聚 合 物 材 料 中 的 应 用 现 状
王 有朋
（ 州 石 化 职 业 技 术 学 院 石 油化 学 工 程 系 ， 肃 兰 州 ７ ０６ ） 兰 甘 ３ ０ ０
摘
要 ： 述 了坡 缕石 酸活化 、 综 偶联 剂处理 和表 面活性 剂等 处理 方法 ， 分析 了坡 缕石在 聚
骤。
杨 利营等 人 － ｌ 坡缕 石 采 用 阳离 子 表 面 活 性 对
剂处理 ， 后通过 超 声 分 散 的方 法将 其均 匀 分散 到 然 苯 乙烯 中。研究 表 明 ， 缕石 的用 量对 体 系 的 动态 坡 力学行为 和力学性 能有 较大 的影 响 。 ２ ２ 坡缕 石在橡 胶 中的应 用现 状 ． 坡缕石在 橡胶 领域研 究较 充分 ， 应用 也较广 泛 。 Ｍｉ ｉ ｎ Ｔａ ¨ ｇ ｎ等 刮采用熔 融 共 混 的方法 制 备 了性 能 优 异 、 成 本 的坡 缕 石／ 苯橡 胶 。硅 偶 联剂 Ｓ 一６ 低 丁 ｉ ９ 处理能够 在提 高坡缕 石分散 性 的 同时增 强其 化学界 面结合力 。杨 伟 燕 采 用 机 械共 混 的方 法将 坡 缕 石用 于丁腈 橡胶 Ｎ １Ｎ ２的 填充补 强 。试 验表 明 ， ４ 、３ 坡缕 石与 丁腈橡胶 达 到 纳 米 级 复合 ， 缕 石用 量 达 坡 ３ ５份时其 补强 效 果 与 ３ Ｏ份 半 补 强 碳 黑 相 当 ， 硅 用 烷偶 联剂等对 坡缕 石 进 行 改 性 ， 以改 善坡 缕 石 与 可 丁腈橡胶 复合 材 料 的 物 理 机 械 性 能 。汤 庆 国 等 １ 引