凹凸棒土_聚合物复合材料研究进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
!"%
略好于白炭黑， 和半增强炭黑相近。 !’ $ 凹土 " 丁腈橡胶纳米复合材料 王益庆 ! 55 % 等采用机械共混法制备了凹土 ( 丁 和凹土 ( 羧基丁腈橡胶 （ 复 腈橡胶 （ EFG） =EFG） 合材料。通过 HI< 观察 （ 见图 /） ， 可以看出绝大 部分凹土在所研究的 ) 种橡胶基体中都已经达到 了纳米级分散。凹土的微米级颗粒形态已经被机 械共混力所解离。许多凹土以原生的纳米级针状 短纤维分散在橡胶中，即使是凹土的聚集体，其 径向尺寸也在 5* C 5** A1 的范畴内。同时，用 ;J= 分析确认了凹土与偶联剂 J@ & .$ 的可反应 性，偶联剂 J@ & .$ 处理凹土 ( 丁腈橡胶纳米复合 材料取得了良好的增强效果。增强效果也已经超 过了白炭黑， 达到了 E //* 炭黑增强的水平。
聚合物用填充增强剂的研究与开发一直是高 分子材料科学与工程研究的重点和热点。兼备橡 胶增强剂的纳米化和树脂增强剂的纳米 9 高形状 系数比化已成为新型增强剂开发的主流要求。对 于现有的微米级的填充剂，则力争通过有效的表 面活化处理，以达到进一步提高其填充量和改善 其较为微弱的增强效果的目的。凹凸棒土在我国 资源较为丰富， 结构层次特殊， 可以在微米填充和 可望在纳米增强两个水平上与聚合物进行复合。 本文结合国内外文献和作者的研究，综述了凹凸 棒土在聚合物填充增强领域价值的发挥和应用方 向。 ! 凹凸棒土矿物的结构特点 凹凸棒土 （ 以下简称凹土） ， 是一 0>>?@ABCD>E，
同时，平行排列的纳米单晶纤维间也自然形成了 众多的平行隧道空隙，因而微米级别的凹土内的 空隙体积占颗粒总体积的 #"M 以上， 内部拥有巨 大的比面积。基于这个性质，凹土被广泛用于吸 附剂、 催化剂及载体、 钻井泥浆增稠剂、 黏接剂、 饲 料添加剂等 G % * N H 。
ODC % 34F @PQ>Q QR SE@?T?>EU ?>>?@ABCD>E ( 03 ) DK @QB?T SQBVEK>
M@7 / HI< ,92N2 2O LH ( EFG P21,2Q@NRQ
!’ %
凹土 " 丁苯橡胶纳米复合材料 本课题组采用凹土 ( 丁苯橡胶乳液共混共凝
的方式制备了凹土 ( 丁苯橡胶纳米复合材料，该 复合材料成本低，具有优良的物理机械性能。对 凹土进行有机化改性可以进一步改善凹土在丁 苯橡胶中的分散性，提高凹土与丁苯橡胶基体的 界面作用， 从而改善凹土的增强效果。 !’ & 凹土 " 聚烯烃热塑性弹性体 ’()* +复合材料 IK= 是茂金属催化剂合成的乙烯 & 辛烯共 聚物，是一种新型的聚烯烃热塑性弹性体，具有 优良的力学性能和加工性能的平衡性，用于增韧 改性树脂、 热塑性 （ 未交联） 或热固性 （ 交联） 弹性 体材料。本课题组田明 ! 5) % 等最近用 :8 的硅烷偶 联剂与凹土在高速搅拌混合机中混合，干燥后制 得 改 性 凹 土 。 然 后 用 自 制 的 增 容 剂 IK= & 7 & <L- 和改性凹土与 IK= 弹性体制成凹土 ( 聚烯 烃热塑性弹性体复合材料。 通过 JI< 观察复合材 料冷冻断面发现，凹土仍然以微米级尺寸分散于 复合材料中（ 见图 0） 。改性凹土对 IK= 弹性体有
!’ !
凹土 " 丁苯橡胶 " 天然橡胶复合材料 彭书传
! 5* %
将 /): 目 凹 土 置 于 马 弗 炉 中 于 加入高速混合机中， 把改性 ):* + 下活化 ) 9 后， 剂 （ 或少量惰性溶剂制成的改性剂溶液 ） 喷淋 于高速 （ 转动的混合机中， 搅拌 : C 5 ":* B ( 1@A） 使其充分均匀涂覆在凹土颗粒的表面， 然 5* 1@A， 后在 5** + 下烘烤 *’ : 9， 脱除溶剂， 得到改性凹 土。通过比较， 认为改性剂选择硅烷偶联剂 D- & 其用量为凹土的 58 C )8 。 :$* 效果最佳， 在相同配方和实验条件下，比较等量轻质碳 酸钙、 陶土、 白炭黑、 炭黑及改性凹土等填充硫化 胶的性能。结果发现，经改性的凹土对橡胶具有 较好的填充效果，其增强性能优于陶土和轻钙，
・)・
合
成
橡ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
胶
工
业
第 ). 卷
由于凹凸棒土来源广泛， 价格低廉， 近年来， 将其通过一定的途径制成改性的填充增强剂与 某些聚合物制备复合材料已成为一个热门课题， 特别是在橡胶中的应用 ! "# $ % 。可以设想， 通过常规 的橡胶与树脂加工技术，凹土只能以微米级颗粒 分散在聚合物基体中，增强的效果不会太好。但 用适当的技术将其进行解离，使其以单晶 & 纳米 短纤维的方式分散在聚合物基体中，则会对树脂 和橡胶基体产生优异的增强效果。 ! !’ # 凹土 " 橡胶复合材料 凹土 " 天然橡胶复合材料 凹土具有亲水性，在水和油 （ 环己烷） ( 水界 面上不能漂浮，但吸附改性剂分子后由于分子中 的烃键向外，使其具有相当的憎水性而漂浮于 油 ( 水界面。 沈钟 ! " % 等在 )* + 、 改性 ,- 值为 .’ /、 剂起始浓度为 $’ 0 123 ( 4 的条件下控制固 ( 液比 为 56 7 ( 5** 14、 改性剂含量为 5’ $8 、 反应时间 为 5 9 制备了改性凹土，此试样能大部分漂浮于 油 ( 水界面。 用改性凹土填充天然橡胶， 橡胶体系配方（ 质 量份） 为： 天然橡胶 5**， 氧化锌 )’ :， 硬脂酸 5， 硫 黄 5， 变换 促进剂 ;< 和促进剂 => 各 5， 凹土 :*（ 品种） 。 硫化条件为 5:* + ? "’ 0 1@A， 通 .’ " 1@A。 过对硫化胶性能测试看出，用改性凹土填充天然 橡胶与未经改性凹土填充天然橡胶相比，可明显 提高复合材料的力学性能。/**8 定伸应力、 拉伸 强度和撕裂强度分别提高了 )68 ， 但 ))8 ， /)8 。 此复合材料中，改性凹土的分散级别如何，未见 研究 。
第)期
曲成东等 . 凹凸棒土 < 聚合物复合材料研究进展
・8・
一定的增强作用，进一步加入增容剂 !"# $ % $ 凹土的增强效果更显著， 并且 !"# $ % $ &’( 后， &’( 的接枝率越高，增强效果越好，认为这是由 于 !"# $ % $ &’( 与硅烷偶联剂间的化学作用在 凹土与 !"# 间形成了强的界面黏合。当改性凹 土为 )* +,-，接枝率 *. /01 的 !"# $ % $ &’( 为 材料的 )**1 定伸应力、 拉伸强度和撕 )2 +,- 时， 裂强度比 !"# 弹性体分别提高 )*31 ， 421 ， 521 。
OC% 3
H!& +,APA AQ ’J < !"# RAF+ASCPDS
! !. #
凹土 " 树脂复合材料 凹土 " 聚丙烯复合材料 聚丙烯 （ 存在应力、 热变形温度和韧性低 66）
即得到有机改性凹土。 于一定真空度下干燥 5 ,， 结果发现，改性凹土 < 聚醚酮复合材料的上述物 理机械性能明显好于凹土 < 聚醚酮复合材料，而 且用苯甲醛改性的凹土又好于用丁醛改性的凹 土； 通过 H!& 观察， 凹土 < 聚醚酮复合材料中的改 性凹土与基质的结合明显优于未改性者。 !. ! 凹土 " 聚乙烯纳米复合材料 中国发明专利 9 )4 : 中， 采用原位聚合方法制得 了凹土 < 聚乙烯纳米复合材料。其具体制备方法 包括： 将凹土研磨成粉末后， 用喷雾法成型， 制成 直径为 5* > /* !F 的微球。 将凹土微球在 5** I 焙烧 4 , 后与庚烷制成悬浮液， 加入 JC#K3 ， 回流反 应 5 ,， 过滤， 所得固体用己烷在 8* > 4* I 下洗涤 8 次，然后在 4* I 的 L5 流中干燥 *. 2 > ) , 制得 固体催化剂。 将 2** FG 装有搅拌器和恒温系统的 三 口 烧 瓶 用 L5 抽 排 置 换 8 次 ， 再 用 乙 烯 置 换 ) 次。依次加入 5** FG 己烷、 3 FG ). 2 FAK < G 三 开启搅拌， 通入乙 异丁基铝和 5. 2 % 固体催化剂， 烯气体， 在 3* I 、 常压下反应 5 , 后停止搅拌， 加 入 5 FG 乙醇终止反应。分离己烷与聚合物， 将得 到的 聚合 物烘干 ，即 得到 凹土 < 聚乙 烯复 合材 料。室温冷却后通过透射电镜观察，凹土在复合 材料中均达到纳米级分散；该法制得的纳米级复 合材料具有优良的物理机械性能和耐热性能，除 扯断伸长率有所下降外， 拉伸强度、 冲击强度和耐 热温度均有明显提高。 !. ( 凹土 " 聚酰胺纳米复合材料 聚酰胺是一种力学性能良好的工程塑料，但 具有吸水率高， 热变形温度低等缺点， 使其应用受 到一定的限制。王一中 9 )M : 等将凹土经搅拌分散于 水中， 除去杂质， 用稀盐酸处理， 过滤， 水洗， 烘干， 粉碎后与己内酰胺在水介质中用原位聚合方法合 成了纳米级尼龙 4 < 凹土复合材料。利用 J!& 观 察了复合材料，凹土以单纤维状分散于尼龙 4 基 直径约 )2 > 52 EF， 体中。纤维长度 2** > ) 2** EF， 长径比约为 3* > 4*，属于纳米级复合材料；利用 J? 和 NH# 研究了凹土质量分数为 21 和 )*1 的 复合材料的热性能，两种材料的熔点分别为 与尼龙 4 的熔点（ 相差不 553 I 和 558 I ， 55) I ） 大；两种复合材料的拉伸强度、弯曲强度比尼龙 4 有明显的提高，拉伸强度由 4/. 4 &67 提高到 弯曲强度由 /0. 8 &67 提高 /M. 5 &67， MM. M &67， 到 )5/ &67， 但是扯断伸长率大幅度下 )*0 &67，
述
评
合成橡胶工业，!""# $ "% $ %& ，!’ ( % ) ： % * + ,-./0 12/3-43., 567745 ./861352
凹凸棒土 9 聚合物复合材料研究进展
曲成东， 田 明， 冯予星， 张立群!
（ 北京化工大学 材料科学与工程学院， 北京 %"""!= ）
摘要： 综述了凹凸棒土在聚合物中的应用研究进展。研究表明， 大多数情况下， 常规的聚合物加工技 术不足以将凹凸棒土解离为纳米短纤维，因此只能形成凹凸棒土 9 聚合物微米复合材料，但将凹凸棒土 进行有机改性，可以明显提高其增强效果。采用原位聚合的方法可以制备出性能优异的凹凸棒土 9 聚合 物纳米复合材料， 或在高黏度和高极性的聚合物熔体中， 凹凸棒土在剪切力下可以解离为纳米单晶， 从而 形成纳米复合材料。 利用凹凸棒土 9 乳液共混共凝方式也可制备出凹凸棒土 9 橡胶纳米复合材料。 关键词： 凹凸棒土； 聚合物； 复合材料； 综述 中图分类号： 3: #%’; ’ < ! 文献标识码： 0 文章编号： %""" $ %!&& （ !""# ） "% $ """% $ "+
ODC ! 14F @PQ>Q QR 03
收稿日期： 修订日期： !""% $ %" $ !N ； !""! $ "= $ %’ 。 作者简介： 曲成东， 男， 硕士研究生。 #% 岁， 基金项目： 国家 “ 高技术计划项目 （ ； 教 I’# ” !""!00##+"&" ） 育 部 青 年 教 师 骨 干 计 划 北 京 市 科 技 新 星 计 划 ( -"%"+%" "%"%%! ) 。 ! 通讯联系人。
种多孔性键层状含水富镁铝硅酸盐矿物，理想化 学分子式为： FC& G 0B H （ 1DI J!" ）（ J-） J-! ） !（ +・ 安徽等省均有储量丰富的凹凸棒 -! J。我国江苏、 土矿资源。 凹土晶体结构为： 每个单元晶层有上、 下两条 硅氧四面体双链晶片， 中间夹 & 个铝氧四面体， 每 个单元层相互间通过氧连接成孔道式的晶体结 构， 形成纤维状的单晶 （ 多呈平直的针状、 棒状或 纤维状 ） ，单晶直径大多为 %" * !& KL，长度为 见图 %） 。 单晶一般会紧密地平行 %"" * % """ KL（ 排列， 成为晶束， 晶束又相互聚集而形成微米级别 的凹土颗粒（ 见图 !） 。 由于单晶内部是孔道结构，
略好于白炭黑， 和半增强炭黑相近。 !’ $ 凹土 " 丁腈橡胶纳米复合材料 王益庆 ! 55 % 等采用机械共混法制备了凹土 ( 丁 和凹土 ( 羧基丁腈橡胶 （ 复 腈橡胶 （ EFG） =EFG） 合材料。通过 HI< 观察 （ 见图 /） ， 可以看出绝大 部分凹土在所研究的 ) 种橡胶基体中都已经达到 了纳米级分散。凹土的微米级颗粒形态已经被机 械共混力所解离。许多凹土以原生的纳米级针状 短纤维分散在橡胶中，即使是凹土的聚集体，其 径向尺寸也在 5* C 5** A1 的范畴内。同时，用 ;J= 分析确认了凹土与偶联剂 J@ & .$ 的可反应 性，偶联剂 J@ & .$ 处理凹土 ( 丁腈橡胶纳米复合 材料取得了良好的增强效果。增强效果也已经超 过了白炭黑， 达到了 E //* 炭黑增强的水平。
聚合物用填充增强剂的研究与开发一直是高 分子材料科学与工程研究的重点和热点。兼备橡 胶增强剂的纳米化和树脂增强剂的纳米 9 高形状 系数比化已成为新型增强剂开发的主流要求。对 于现有的微米级的填充剂，则力争通过有效的表 面活化处理，以达到进一步提高其填充量和改善 其较为微弱的增强效果的目的。凹凸棒土在我国 资源较为丰富， 结构层次特殊， 可以在微米填充和 可望在纳米增强两个水平上与聚合物进行复合。 本文结合国内外文献和作者的研究，综述了凹凸 棒土在聚合物填充增强领域价值的发挥和应用方 向。 ! 凹凸棒土矿物的结构特点 凹凸棒土 （ 以下简称凹土） ， 是一 0>>?@ABCD>E，
同时，平行排列的纳米单晶纤维间也自然形成了 众多的平行隧道空隙，因而微米级别的凹土内的 空隙体积占颗粒总体积的 #"M 以上， 内部拥有巨 大的比面积。基于这个性质，凹土被广泛用于吸 附剂、 催化剂及载体、 钻井泥浆增稠剂、 黏接剂、 饲 料添加剂等 G % * N H 。
ODC % 34F @PQ>Q QR SE@?T?>EU ?>>?@ABCD>E ( 03 ) DK @QB?T SQBVEK>
M@7 / HI< ,92N2 2O LH ( EFG P21,2Q@NRQ
!’ %
凹土 " 丁苯橡胶纳米复合材料 本课题组采用凹土 ( 丁苯橡胶乳液共混共凝
的方式制备了凹土 ( 丁苯橡胶纳米复合材料，该 复合材料成本低，具有优良的物理机械性能。对 凹土进行有机化改性可以进一步改善凹土在丁 苯橡胶中的分散性，提高凹土与丁苯橡胶基体的 界面作用， 从而改善凹土的增强效果。 !’ & 凹土 " 聚烯烃热塑性弹性体 ’()* +复合材料 IK= 是茂金属催化剂合成的乙烯 & 辛烯共 聚物，是一种新型的聚烯烃热塑性弹性体，具有 优良的力学性能和加工性能的平衡性，用于增韧 改性树脂、 热塑性 （ 未交联） 或热固性 （ 交联） 弹性 体材料。本课题组田明 ! 5) % 等最近用 :8 的硅烷偶 联剂与凹土在高速搅拌混合机中混合，干燥后制 得 改 性 凹 土 。 然 后 用 自 制 的 增 容 剂 IK= & 7 & <L- 和改性凹土与 IK= 弹性体制成凹土 ( 聚烯 烃热塑性弹性体复合材料。 通过 JI< 观察复合材 料冷冻断面发现，凹土仍然以微米级尺寸分散于 复合材料中（ 见图 0） 。改性凹土对 IK= 弹性体有
!’ !
凹土 " 丁苯橡胶 " 天然橡胶复合材料 彭书传
! 5* %
将 /): 目 凹 土 置 于 马 弗 炉 中 于 加入高速混合机中， 把改性 ):* + 下活化 ) 9 后， 剂 （ 或少量惰性溶剂制成的改性剂溶液 ） 喷淋 于高速 （ 转动的混合机中， 搅拌 : C 5 ":* B ( 1@A） 使其充分均匀涂覆在凹土颗粒的表面， 然 5* 1@A， 后在 5** + 下烘烤 *’ : 9， 脱除溶剂， 得到改性凹 土。通过比较， 认为改性剂选择硅烷偶联剂 D- & 其用量为凹土的 58 C )8 。 :$* 效果最佳， 在相同配方和实验条件下，比较等量轻质碳 酸钙、 陶土、 白炭黑、 炭黑及改性凹土等填充硫化 胶的性能。结果发现，经改性的凹土对橡胶具有 较好的填充效果，其增强性能优于陶土和轻钙，
・)・
合
成
橡ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
胶
工
业
第 ). 卷
由于凹凸棒土来源广泛， 价格低廉， 近年来， 将其通过一定的途径制成改性的填充增强剂与 某些聚合物制备复合材料已成为一个热门课题， 特别是在橡胶中的应用 ! "# $ % 。可以设想， 通过常规 的橡胶与树脂加工技术，凹土只能以微米级颗粒 分散在聚合物基体中，增强的效果不会太好。但 用适当的技术将其进行解离，使其以单晶 & 纳米 短纤维的方式分散在聚合物基体中，则会对树脂 和橡胶基体产生优异的增强效果。 ! !’ # 凹土 " 橡胶复合材料 凹土 " 天然橡胶复合材料 凹土具有亲水性，在水和油 （ 环己烷） ( 水界 面上不能漂浮，但吸附改性剂分子后由于分子中 的烃键向外，使其具有相当的憎水性而漂浮于 油 ( 水界面。 沈钟 ! " % 等在 )* + 、 改性 ,- 值为 .’ /、 剂起始浓度为 $’ 0 123 ( 4 的条件下控制固 ( 液比 为 56 7 ( 5** 14、 改性剂含量为 5’ $8 、 反应时间 为 5 9 制备了改性凹土，此试样能大部分漂浮于 油 ( 水界面。 用改性凹土填充天然橡胶， 橡胶体系配方（ 质 量份） 为： 天然橡胶 5**， 氧化锌 )’ :， 硬脂酸 5， 硫 黄 5， 变换 促进剂 ;< 和促进剂 => 各 5， 凹土 :*（ 品种） 。 硫化条件为 5:* + ? "’ 0 1@A， 通 .’ " 1@A。 过对硫化胶性能测试看出，用改性凹土填充天然 橡胶与未经改性凹土填充天然橡胶相比，可明显 提高复合材料的力学性能。/**8 定伸应力、 拉伸 强度和撕裂强度分别提高了 )68 ， 但 ))8 ， /)8 。 此复合材料中，改性凹土的分散级别如何，未见 研究 。
第)期
曲成东等 . 凹凸棒土 < 聚合物复合材料研究进展
・8・
一定的增强作用，进一步加入增容剂 !"# $ % $ 凹土的增强效果更显著， 并且 !"# $ % $ &’( 后， &’( 的接枝率越高，增强效果越好，认为这是由 于 !"# $ % $ &’( 与硅烷偶联剂间的化学作用在 凹土与 !"# 间形成了强的界面黏合。当改性凹 土为 )* +,-，接枝率 *. /01 的 !"# $ % $ &’( 为 材料的 )**1 定伸应力、 拉伸强度和撕 )2 +,- 时， 裂强度比 !"# 弹性体分别提高 )*31 ， 421 ， 521 。
OC% 3
H!& +,APA AQ ’J < !"# RAF+ASCPDS
! !. #
凹土 " 树脂复合材料 凹土 " 聚丙烯复合材料 聚丙烯 （ 存在应力、 热变形温度和韧性低 66）
即得到有机改性凹土。 于一定真空度下干燥 5 ,， 结果发现，改性凹土 < 聚醚酮复合材料的上述物 理机械性能明显好于凹土 < 聚醚酮复合材料，而 且用苯甲醛改性的凹土又好于用丁醛改性的凹 土； 通过 H!& 观察， 凹土 < 聚醚酮复合材料中的改 性凹土与基质的结合明显优于未改性者。 !. ! 凹土 " 聚乙烯纳米复合材料 中国发明专利 9 )4 : 中， 采用原位聚合方法制得 了凹土 < 聚乙烯纳米复合材料。其具体制备方法 包括： 将凹土研磨成粉末后， 用喷雾法成型， 制成 直径为 5* > /* !F 的微球。 将凹土微球在 5** I 焙烧 4 , 后与庚烷制成悬浮液， 加入 JC#K3 ， 回流反 应 5 ,， 过滤， 所得固体用己烷在 8* > 4* I 下洗涤 8 次，然后在 4* I 的 L5 流中干燥 *. 2 > ) , 制得 固体催化剂。 将 2** FG 装有搅拌器和恒温系统的 三 口 烧 瓶 用 L5 抽 排 置 换 8 次 ， 再 用 乙 烯 置 换 ) 次。依次加入 5** FG 己烷、 3 FG ). 2 FAK < G 三 开启搅拌， 通入乙 异丁基铝和 5. 2 % 固体催化剂， 烯气体， 在 3* I 、 常压下反应 5 , 后停止搅拌， 加 入 5 FG 乙醇终止反应。分离己烷与聚合物， 将得 到的 聚合 物烘干 ，即 得到 凹土 < 聚乙 烯复 合材 料。室温冷却后通过透射电镜观察，凹土在复合 材料中均达到纳米级分散；该法制得的纳米级复 合材料具有优良的物理机械性能和耐热性能，除 扯断伸长率有所下降外， 拉伸强度、 冲击强度和耐 热温度均有明显提高。 !. ( 凹土 " 聚酰胺纳米复合材料 聚酰胺是一种力学性能良好的工程塑料，但 具有吸水率高， 热变形温度低等缺点， 使其应用受 到一定的限制。王一中 9 )M : 等将凹土经搅拌分散于 水中， 除去杂质， 用稀盐酸处理， 过滤， 水洗， 烘干， 粉碎后与己内酰胺在水介质中用原位聚合方法合 成了纳米级尼龙 4 < 凹土复合材料。利用 J!& 观 察了复合材料，凹土以单纤维状分散于尼龙 4 基 直径约 )2 > 52 EF， 体中。纤维长度 2** > ) 2** EF， 长径比约为 3* > 4*，属于纳米级复合材料；利用 J? 和 NH# 研究了凹土质量分数为 21 和 )*1 的 复合材料的热性能，两种材料的熔点分别为 与尼龙 4 的熔点（ 相差不 553 I 和 558 I ， 55) I ） 大；两种复合材料的拉伸强度、弯曲强度比尼龙 4 有明显的提高，拉伸强度由 4/. 4 &67 提高到 弯曲强度由 /0. 8 &67 提高 /M. 5 &67， MM. M &67， 到 )5/ &67， 但是扯断伸长率大幅度下 )*0 &67，
述
评
合成橡胶工业，!""# $ "% $ %& ，!’ ( % ) ： % * + ,-./0 12/3-43., 567745 ./861352
凹凸棒土 9 聚合物复合材料研究进展
曲成东， 田 明， 冯予星， 张立群!
（ 北京化工大学 材料科学与工程学院， 北京 %"""!= ）
摘要： 综述了凹凸棒土在聚合物中的应用研究进展。研究表明， 大多数情况下， 常规的聚合物加工技 术不足以将凹凸棒土解离为纳米短纤维，因此只能形成凹凸棒土 9 聚合物微米复合材料，但将凹凸棒土 进行有机改性，可以明显提高其增强效果。采用原位聚合的方法可以制备出性能优异的凹凸棒土 9 聚合 物纳米复合材料， 或在高黏度和高极性的聚合物熔体中， 凹凸棒土在剪切力下可以解离为纳米单晶， 从而 形成纳米复合材料。 利用凹凸棒土 9 乳液共混共凝方式也可制备出凹凸棒土 9 橡胶纳米复合材料。 关键词： 凹凸棒土； 聚合物； 复合材料； 综述 中图分类号： 3: #%’; ’ < ! 文献标识码： 0 文章编号： %""" $ %!&& （ !""# ） "% $ """% $ "+
ODC ! 14F @PQ>Q QR 03
收稿日期： 修订日期： !""% $ %" $ !N ； !""! $ "= $ %’ 。 作者简介： 曲成东， 男， 硕士研究生。 #% 岁， 基金项目： 国家 “ 高技术计划项目 （ ； 教 I’# ” !""!00##+"&" ） 育 部 青 年 教 师 骨 干 计 划 北 京 市 科 技 新 星 计 划 ( -"%"+%" "%"%%! ) 。 ! 通讯联系人。
种多孔性键层状含水富镁铝硅酸盐矿物，理想化 学分子式为： FC& G 0B H （ 1DI J!" ）（ J-） J-! ） !（ +・ 安徽等省均有储量丰富的凹凸棒 -! J。我国江苏、 土矿资源。 凹土晶体结构为： 每个单元晶层有上、 下两条 硅氧四面体双链晶片， 中间夹 & 个铝氧四面体， 每 个单元层相互间通过氧连接成孔道式的晶体结 构， 形成纤维状的单晶 （ 多呈平直的针状、 棒状或 纤维状 ） ，单晶直径大多为 %" * !& KL，长度为 见图 %） 。 单晶一般会紧密地平行 %"" * % """ KL（ 排列， 成为晶束， 晶束又相互聚集而形成微米级别 的凹土颗粒（ 见图 !） 。 由于单晶内部是孔道结构，