蒙脱土复合材料的研究

程度时， 其在材料中的分散程度逐渐降低， 一些粒 子出现团聚现象， 使制品出现一些缺陷， 导致材料 的力学性能降低， 因 此 ， 蒙 脱 土 用 量 在 ５％￣７％为 最佳。 ２．４ 材料的热变形温度
由于 ＰＡ６ 是一种通用的工程塑料， 常用于制造 汽车零部件， 对其耐热性有较高的要求， 因此， 实 验测试了复合材料的热变形温度。由实验得出， 添 加无机蒙脱土后材料的热变形温度几乎没有变化， 而添加有机改性蒙脱土后材料的热变形温度有了明 显 提 高 ， 提 高 比 率 分 别 为 ３８．６％， ６９．５％， １２０％， １６０％， 并 且 随 着 添 加 量 的 增 加 ， 热 变 形 温 度 也 越 来越高。可见， 有机蒙脱土片层的确增强了聚合物 和基体之间的结合力， 起到了增强的作用， 并且由 于聚合物的大分子链插入了蒙脱土的层间， 该层间 是个典型的受限空间， 它限制了分子链的运动， 还 具有较好的隔热作用， 因此， 使材料的热变形大幅 度得到提高。 ３ 结论
挤出机， ＳＨＪ—３０ 型， 南京杰恩特公司； 塑料成型 规范测试， 弯曲速度为 ２ ｍｍ／ｍｉｎ。
注塑机， Ｆ２Ｖ—１３０ 型 ， 华 东 机 械 公 司 ； 锥 形 量 热 １．３．５ 燃烧性能测试
仪 ， 标 准 型 ， 英 国 ＦＴＴ 公 司 ； Ｘ—ｒａｙ 衍 射 仪 ，
采用锥形量热仪测量材料的热释放速率、质量
学中发展十分迅速的新领域。由于其具有耐磨、韧 １．３．２ Ｘ 射线衍射
性、自润滑性、耐化学品和耐油等特性得到了越来
为了研究插层前、后蒙脱土层的间距变化和蒙
越广泛的应用， 产量居五大通用塑料之首， 但它也 脱 土 改 性 对 聚 合 物 插 层 的 影 响 ， 采 用 Ｘ—ｒａｙ 衍 射
存在阻燃性和耐热性不强、吸水率不高等缺点， 因 扫描仪连续扫描 。Ｃｕｋａ 辐 射 ， Ｎｉ 滤 波 ， 辐 射 管 电
１） Ｘ 射线衍射和电子显微镜表明， 采用熔融 插层法， 制备了 ＰＡ６ 与有机蒙脱土插层复合材料。
２） 锥形量热仪实验表明， 与添加无机蒙脱土 相比， ＰＡ６ 与有机蒙脱土插层复合材料具有较低的 热释放速率、质量损失等， 即燃烧性能有较大幅度 的提高。
３） 有机蒙脱土用量较低时 （ ５％￣７％） ， 复合材 料的拉伸强度以及弯曲强度能达到最高值； 材料的 热稳定性随添加量的增加而有所增加。
２．１ 可制备性能
ＰＡ６， ＭＭＴ， ＯＭＭＴ 在 ８０ ℃下用恒温干燥箱干
综合 Ｘ 射线衍射和透射电子显微镜分析， 证实
燥 １２ ｈ 后， 再将蒙脱土和 ＰＡ６ 按不 同 配 比 在 双 螺 了插层剂可以扩大蒙脱土层间距， 是因为有机胺链
杆挤出机上挤出， 造粒， 挤出机各段温度分别为： 进入了蒙脱土片层间， 所以有机改性剂的加入降低
ｍｍ。 注 射 机 各 段 温 度 为 ： 一 段 ２４０ ℃、 二 段 ２３０ ℃、三段 ２２５ ℃、喷嘴 ２５０ ℃， 注射压力为 ８５ ＭＰａ。 １．３ 性能测试 １．３．１ 扫描电镜
采用日本 ＪＥＯＬ 公司的 ＪＥＭ—２０００ＥＸ 型扫描电 子显微镜， 观察复合材料燃烧后所成炭渣的微观结
ＰＡ６ 与蒙脱土复合材料是近年来高分子材料科 构。
在添加 ５％的有机蒙脱土后， 使材料的热 释 放 速率大幅度的减少， 当有机蒙脱土体积分数增加到 ２０％时， 降 低 比 率 不 如 添 加 ５％时 明 显 。 如 果 添 加 未处理蒙脱土时， 不但不能降低材料的热释放速 率， 而且燃烧过程中成炭现象也不明显， 其阻燃作 用也不明显。
质量损失也是评价材料阻燃性能的重要参数之 一， 从试验过程中可以看出， 由于有机蒙脱土的加 入， 减缓了材料在燃烧过程中的分解， 使得燃烧速 度降低， 质量损失减慢。 ２．３ 力学性能
业于青岛科技大学。
接插入未改性的蒙脱土中。当蒙脱土体积分数降低 到 ５％时， 其片层分散均匀， 且可能发生剥离； 当 蒙脱土体积分数逐渐增加至 １５％或 ２５％时， 片层剥
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高分子材料研究 ２ ０ ０ ７ 年 第１ １ 期 ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ ＴＥＣＨ
离程度相应减小。 ２．２ 燃烧性能
锥形量热仪测试。热释放速率 （ ＨＲＲ） 是评价 火灾安全性的一个重要因素， 它是指一定的热辐射 强度下样品点燃后单位面积上释放热量的速度， 单 位 为 ｋＷ·ｍ－２， 初 始 的 最 大 峰 值 往 往 代 表 材 料 的 典 型燃烧特性。峰值热释放速率越大， 说明材料越容 易燃烧， 即阻燃性越差。
μｍ。 １．３．４ 力学性能测试
有 限 公 司 ； 有 机 改 性 蒙 脱 土 （ ＯＭＭＴ） ， 实 验 室 自
拉 伸 强 度 按 ＧＢ／Ｔ １０４０—９２ 规 范 测 试 ， 拉
制； ＰＡ６， 石家庄庄缘化纤有限责任公司； 双螺杆 伸速度为 １０ ｍｍ／ｍｉｎ； 弯曲强度按 ＧＢ／Ｔ １０４１—９２
为观察聚合物／蒙脱土复合材料的微观结构， 采
到大幅度提高。 １ 实验部分
用 Ｘ 电 子 显 微 镜 观 察 材 料 结 构 。 加 速 电 压 ６０ ｋＶ， 用 Ｕｌｔｒａｃｕｔ Ｅ 型 超 薄 切 片 机 切 片 ， 切 片 厚 度 为 ７０
１．１ 主要原料及仪器 纳基蒙脱土 （ Ｎａ＋－ ＭＭＴ） ， 浙 江 丰 虹 粘 土 化 工
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ； ＰＡ６； ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ； Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ
声明
近日， 我刊工作人员在对来稿进行审查时， 发现少数稿件存在抄袭和雷同现象。对此， 我刊领导高度 重视， 责成专人对所有来稿在发表前进行网上检索和查重， 对有问题的稿件拒绝刊登。
此， 对该类产品进行改性十分必要。近年来， 复合 压 ４０ ｋＶ， 管 电 流 ３０ ｍＡ， 入 射 波 长 （ λ） 为 ０．１５４ ２
材料成为人们研究的热点， 特别是插层复合材料， ｎｍ， 扫描范围在 １￣１０°。
已成为材料改性研究的新方向。在填充少量无机材 １．３．３ 透射电子显微镜
料 （ 如蒙脱土） 的条件下， 材料的某些性能可以得
传统填料的添加一般会对材料的力学性能造成 不良的影响， 因此， 本实验考察了该复合材料的拉 伸和弯曲等力学性能， 结果得出， 添加未处理蒙脱 土后对材料的力学性能影响不大， 而添加改性有机 蒙脱土后， 材料的拉伸和弯曲强度有了明显的提 高， 在为 ８％时略有下降。当有机蒙脱土填料为 ５％ 时 ， 复 合 材 料 的 拉 伸 强 度 和 弯 曲 强 度 分 别 为 ９１ ＭＰａ， １３６ ＭＰａ， 与 纯 ＰＡ６ 相 比 分 别 提 高 了 ２９％和 ２４％。当添 加 量 到 ７％以 后 ， 材 料 的 拉 伸 和 弯 曲 强 度有所降低， 由此可见， 当蒙脱土用量增加到一定
喷 嘴 ２２０ ℃、 一 段 ２３０ ℃、 二 段 ２３０ ℃、 三 段 ２２０ 了蒙脱土片层的表面张力， 增加了聚合物与蒙脱土
℃、四段 ２２０ ℃、五段 ２００ ℃、 六 段 １８０ ℃， 干 燥 片层的相容性， 使得聚合物可以插入改性蒙脱土片
层， 从而进一步扩大了层间距， 但是聚合物不能直
收稿日期： ２００７－ ０９－ ３０； 修回日期： ２００７－ １０－ １１ 作者简介： 侯晨曦（ １９８２－ ） ， 男， 山西阳泉人。２００４ 年 ７ 月毕
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编者
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（ 责任编辑 赵 娟）
Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｆ Ｍｏｎｔｍｏｒ ｉｌｌｏｎｉｔｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒ ｉａｌ
Ｈｏｕ Ｃｈｅｎｘｉ
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Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＰＡ６ ａｎｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｙ ｔｈｅ ｔｏｋｅｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ａｎｄ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ ｆｉｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ， ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ， ｈｅａｔ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｙ ｃｏｎｅ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ， ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔｅｒ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ＰＡ６ ａｎｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｌｏｗｅｒ ｒａｔｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｌｅａｓｅ ａｎｄ ｍａｓｓ ｌｏｓｓ．
Ｍａｘ—ＲＡ 型 ， 日 本 Ｒｉｇａｋｕ 公 司 ； 透 射 电 镜 ， ＪＥＭ—１２００Ｅ 型 ， 日 本 ＪＥＯＬ 公 司 ； 扫 描 电 镜 ， ＪＥＭ—２０００ＥＸ 型， 日本 ＪＥＯＬ 公司。
损失、生烟速率等燃烧性能， ｋＷ·ｍ－ ２。 ２ 结果与讨论
辐 射 功 率 为 ５０
１．２ 样品制备
文章编号： １００６－ ４８７７（ ２００７） １１－ ００３７－ ０２
２ ０ ０ ７ 年 第 １ １ 期 高分子材料研究
ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ ＴＥＣＨ
蒙脱土复合材料的研究
侯晨曦
（ 山西省高分子材料研究及检测重点实验室， 山西 太原 ０３００２４）
摘 要： 通过透射电子显微镜和 Ｘ 射线衍射分析了 ＰＡ６ 与蒙 后注塑成标准试样， 样品规格为 １００ ｍｍ×１００ ｍｍ×４
脱土插层复合材料的微观结构， 采用锥形量热仪、拉伸测试 仪等仪器测试研究了蒙脱土在复合材料中的阻燃性能和力学 性能， 结果表明， ＰＡ６ 与蒙脱土插层复合材料 具 有 较 低 的 热 释放速率和质量损失。 关键词： 蒙脱土复合材料； ＰＡ６； Ｘ 射线衍射 中图分类号： ＴＱ３３３．７ 文献标志码： Ａ