用于聚烯烃的纳米有机蒙脱土

各种膨润土的性能及其综合利用现状（膨润土）又名膨土岩、斑脱石，是以蒙脱石为重要成分的粘土矿物,其化学成分相当稳定,被誉为“万能石”。

蒙脱土（Montmorillonite）是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一,但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大,这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。

蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四周体片夹一层共棱联接的铝（镁）氧（氢氧）八面体片,构成2:1型含结品水的硅酸盐矿物。

是粘土类矿物大家庭中品体结构变异最强的矿物之一。

通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度己接近纳米级,是天然纳米材料。

1重要类型及用途我国的膨润土资源极为丰富,遍布26个省市,储量世界第一。

目前我国膨润十进展较快,应用已达24个领域。

2000年我国膨润十年产量为250万吨,2023年我国膨润土年产量已超过290万吨,其中铸造业占38%；钻井泥浆占24%；铁矿球团占16%；活性白土占15%；剩余7%重要消费在轻工、农业、建筑等领域,尽管这部份领域用量小,但价值高,经济效益好。

天然膨润十一般多为钙基膨润土,其物化性质不甚理想,如将其加工成钠基膨润土、提纯膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土、活性白土（颗粒白土）、白炭黑等膨润土深加工产品,可广泛用于石油化工、油脂、医药、建筑、日化、纺织、涂料、冶金、环保等各领域中。

1.1钠基膨润土自然界产出的膨润土,绝大为钙基膨润土。

钙基膨润土较钠基膨润土性能差,所以生产厂常用人工钠化的方法将钙基膨润土改型为钠基膨润土。

钠基膨润土在铸造行业、钻井泥浆、铁矿球团、干燥剂、污水处理、建筑工程防水材料、涂料等7种行业需求用量较大。

铸造用膨润土是钠基膨润土最大的用户,每年用量不少于110万吨。

钠基膨润土以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。

因具有良好的可塑性,可防止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象,加之成型性强、型腔强度高,便于金属行业浇铸湿态或干态型模,是精密铸件首选的型砂粘结剂。

纳米膨润土（蒙脱土）在橡胶、热塑性弹性体及塑料异型材中的应用纳米膨润土（蒙脱土）在橡胶、热塑性弹性体及塑料异型材中的应用利用纳米膨润土（蒙脱土）合成弹性体取代白碳黑和部分炭黑应用在橡胶、合成液体或母料，应用在（PP）、（PE）、（PA）、（PS）、（PET）等塑料中其经济效益和环保来讲都有可观的社会效益，各方报道都有推广。

高品位纳米蒙脱土（含蒙脱石85—90%的膨润土）是纳米片状微晶结构的硅铝酸盐矿物之一，（含有钙盐、镁盐、钠盐锌盐等。

但是蒙脱土与其它层状硅酸盐不同之点是：层与层之间空隙特别大，膨润土是一种主要由蒙脱石为主要成分的粘土矿物质，为2：1型硅铝酸盐类，具有吸湿性和膨胀性，可吸附几倍于自身体积的水里，体积膨胀6—8倍，在水介质中，膨润土能分散呈胶凝状和悬浮液状，此混合液具一定的粘滞性、触变性、和润滑性。

膨润土与水、泥、沙等细碎物的结合，具有可塑性和粘结性。

此外，膨润土还有较强的阳离子交换能力，膨润土对各种气体、液体、有不定期的吸附能力，膨润土最大吸附量可达近5倍于本身质量。

因主要成分是SIO2因此将其解离成纳米微晶片状粉末后添加到塑料异型材当中，能赋予塑料异型材已高高强度、高韧性，特别是抗老化性、耐紫外线照射（属片状晶平面的阻隔性）都应比不添加纳米蒙脱土的性能大有提高（因蒙脱土的白度只有80°左右）。

因此应用在塑料异型材当中特别是白型材，颜色需做相应调整。

蒙脱土的成分含量如下表：在橡胶中应用：主要用于橡胶制品的纳米改性，改善其气密性、定伸引力和耐磨性、防腐性、耐候性、耐化学性、通过加入少量（如8%-10%）的纳米蒙脱土，可以使橡胶的强度、伸长率等性能大幅度提高，有的性能可提高数倍，可部分替代目前的白碳黑，减少碳黑用量及其他填料，大大减少污染。

现在在聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料、三元乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料都得到了很好的研究。

纳米复合物主要作用能改善硬度、阻燃、阻气方面的性能。

４０塑料科技Ｈ．ＡＳｎＣＳＳＣＩ．＆‘ＩＥＣＨＮＯＩＤＧＹ№３（ＳＬｌＩｌｌ．１６１）ＪＬｌｌｌｅ２０（）４，庐坏４吻曝舅评述舅蹩溉；炀∥‘文章编号：１００５．３３６０（２００４）０３删０·０６蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用ｎ’刘盘阁，宫同华，王月欣，刘国栋，瞿雄伟旺’（河北工业大学高分子科学与工程研究所，天津３００１３０）摘要：对蒙脱土的晶层结构、分散性、流变性及表面修饰进行了系统的评述。

蒙脱土片层含有ｋｗｉｓ酸点及过渡金属离子可用于烯类单体的催化聚合反应；自从丰田汽车公司使用尼龙一６／粘土纳米复合材料以来，蒙脱土（具有膨润性的粘土）在聚合物基纳米复合材料中的研究和应用正越来越受到世人的关注。

对蒙脱土／聚合物纳米复合材料的制备方法及其进展也进行了综述。

关键词：蒙脱土；纳米复合材料；催化效应；插层聚合中图分类号：呷０５０．４３文献标识码：Ａ纳米复合材料（Ｎａｌｌｏｃ唧ｓｉｔｅｓ）概念是ＲｏｙＲ【１１２０世纪８０年代中期提出的，指的是分散相尺度至少有一维小于１００砌的复合材料。

由于纳米粒子具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径下降急剧上升，使其与基体有强烈的界面相互作用，其性能显著优于相同组分常规复合材料的物理力学性能瞳’３１；纳米粒子还可赋予复合材料热、磁、光特性和尺寸稳定性。

因此，制备纳米复合材料是获得高性能材料的重要方法之一。

可采用溶胶．凝胶法（Ｓ０１．ｇｅｌ）Ｈ“】、共混法ｎ’８】、层间插入法（插层法）归。

１４１等方法制备得到。

许多无机物如硅酸盐类蒙脱土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物、三硫化物等具有典型的层状结构，可以嵌入有机物【１５，１６】。

从研究的广度和深度以及工业化前景角度看，聚合物基纳米复合材料主要集中于聚合物／蒙脱土纳米复合材料。

１蒙脱土结构及其理化性能蒙脱土（Ｍｏｎ廿１１０ｒｉｌｌｏｎｉｔｅ，以下简称为Ｍ册）属２：１型层状硅酸盐，其结构单元主要是二维向排列的Ｓ卜Ｏ四面体和二维向排列的ｍ（或Ｍｇ）一沪ＯＨ八面体（１）河北省自然科学基金资助项目（２０１００６）（２）联系人作者简介：刘盘阁（１９６７一），女，实验师；收稿日期：２００４．０２．２４片。

纳米蒙脱土对聚乙烯击穿和电导特性的影响张晓虹,高俊国,郭 宁,张金梅,刘亚丽,胡海涛(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,哈尔滨150040)摘 要:为了探讨纳米蒙脱土对聚乙烯击穿性能和电导特性的影响,采用威布尔(W eibull)统计的方法分析了电介质的击穿场强,利用电导温度谱图分析了不同试样电导的温度特性,用扫描电镜(SEM )和原子力显微镜(A F M )对复合材料的微结构进行了表征。

研究了插层温度和电老化对聚乙烯复合材料击穿性能的影响及其电导的温度特性,以及电介质电击穿后结构的变化。

结果表明,用蒙脱土对聚乙烯进行改性能明显提高其击穿性能和改善电导特性:与纯聚乙烯相比,聚乙烯/蒙脱土复合材料试样具有明显的极性电介质的损耗特征,而且复合材料试样的绝缘电阻率在50~60 C 的温度范围内明显高于低密度聚乙烯(L DP E)的值;而耐电老化性能也有所提高:在电老化66h 后,其击穿场强是纯聚乙烯的1.10倍;并且蒙脱土与聚乙烯形成的强的相互作用区像 交联点!等,能明显减少复合材料的电场破坏。

可见,纳米蒙脱土的加入有望提高聚乙烯的长期介电强度和耐温等级。

关键词:聚乙烯;纳米复合材料;击穿场强;威布尔分布;电气强度;电导中图分类号:T M 215 92;T M 855文献标志码:A 文章编号:1003 6520(2009)01 0129 06基金资助项目:国家自然科学基金(50377009;50677010)。

Project Su pported by National Natural Science Foundation of C hina(50377009;50677010).Influences of Nano montmorillonite on Breakdownand Electrical Conductivity of PolyethyleneZH ANG Xiao hong,GA O Jun guo,GUO Ning,ZH ANG Jin mei,LIU Ya li,H U H ai tao(Colleg e of Electrical and Electronic Eng ineer ing,H arbin University of Scienceand T echnolog y,H ar bin 150040,China)Abstract:T o inv est igat e t he dielectr ic pr operties of po ly mer lay ered silicate (PL S)nanocomposites,w hich ex hibit ex cellent t her mal and mechanical pro per ties,w e pr epar ed the polyethy lene/montmor illo nite nano co mpo sites by the melting intercalat ion process,analy zed the electr ical breakdo wn strength by the W eibull statist ical analysis,and de ter mined the mo rpholog y of the nano co mpo sites by means of scanning electr onic microscope (SEM )and atom ic fo rce micro sco pe (AF M ).M or eover ,w e focused on the character istics of electr ical breakdo wn and electr ical conductiv ity of the nano com posites.T he test r esults indicat e that electr ical br eakdow n st rength and insulation r esistance o f LDP E/O M M T is o bv iously higher than that o f L DPE,after 66ho urs electr ical ag ing,electr ical breakdo wn str eng th of L DPE/O M M T /C is 1.10times that of L DP E."int er action zo nes "may fo rm in L DP E and M M T such as cr osslinking po ints and it can r educe t he electr ic field damag e o f nanocom posites.It can be confirmed that polyethy lene impr oved by nano montmo rillo nite is pro vided w ith much hig her dielect ric strength and bett er heat r esistance pr operty than those of pure P E.Key words:po ly ethylene;nano composites;breakdo wn st rength;W eibull distributio n;elect ric strength;elect rical co nduct ivit y0 引言聚合物以其优越的电气和机械性能而被广泛用于电气绝缘领域,但是在使用过程中,电老化现象困扰着电气工程人员。

有机蒙脱土的制备与表征1. 引言有机蒙脱土（Organic Montmorillonite）是一种重要的纳米材料，在许多领域中具有广泛的应用。

它由无机蒙脱土和有机化合物相互作用形成，具有优异的吸附性能、增强的力学性能和良好的热稳定性。

本文将介绍有机蒙脱土的制备方法以及表征技术。

2. 有机蒙脱土的制备方法2.1 离子交换法离子交换法是一种常用的制备有机蒙脱土的方法。

首先，选取适当的无机蒙脱土作为原料，通过离子交换反应将其与有机阳离子进行置换。

常用的有机阳离子包括季铵盐、季磺酸盐等。

反应通常在水溶液中进行，通过调节反应条件（如温度、pH 值等），可以控制有机阳离子与无机蒙脱土之间的离子交换程度。

2.2 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是另一种常用的制备有机蒙脱土的方法。

首先，将适量的无机蒙脱土与有机物溶解在溶剂中，形成溶胶。

然后，通过调节溶胶的pH值、温度等条件，使其发生凝胶化反应。

最后，经过干燥和煅烧等处理得到有机蒙脱土。

2.3 共沉淀法共沉淀法是制备有机蒙脱土的另一种方法。

该方法通过将无机蒙脱土与有机物一起加入到沉淀剂中进行共沉淀反应。

常用的沉淀剂包括氯化铵、硫酸铵等。

反应后，通过离心、洗涤等步骤得到有机蒙脱土。

3. 有机蒙脱土的表征技术3.1 X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种常用的表征技术，可以用于确定有机蒙脱土的晶体结构和晶体学参数。

通过测量样品在不同角度下散射出来的X射线强度，可以得到样品的衍射图谱。

根据衍射图谱中的峰位和峰形，可以确定有机蒙脱土的晶体结构类型以及晶格常数等信息。

3.2 红外光谱（FTIR）红外光谱是一种常用的表征技术，可以用于确定有机蒙脱土中有机功能团的存在与否以及它们的化学环境。

通过测量样品在不同波数下吸收或发射的红外辐射，可以得到样品的红外光谱图。

根据红外光谱图中吸收峰的位置和强度，可以确定有机蒙脱土中特定化学键的存在情况。

3.3 热重-差热分析（TG-DTA）热重-差热分析是一种常用的表征技术，可以用于确定有机蒙脱土的热稳定性和热分解行为。

蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用纳米复合材料是20世纪80年代末发展起来的新型材料，是分散相的尺度进入纳米量级的聚合物系合金，兼具无机和有机材料的特点，并通过两者之间的耦合作用产生出许多优异的性能。

纳米复合材料的制备是基于现有大品种塑料的成熟生产的工艺，有利于尽快实现工业化生产，有着广泛的开发前景，是探索高性能复合材料的一种重要途径，已引起世界各国的普遍关注。

本文主要阐述了有关蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用。

标签：蒙脱土;结构特性;聚合物;基纳米复合;应用一、前言对蒙脱土的晶层结构、分散性、流变性及表面修饰进行了系统的评述。

蒙脱土片层含有Lewis酸点及过渡金属离子可用于烯类单体的催化聚合反应;自从丰田汽车公司使用尼龙-6/粘土纳米复合材料以来，蒙脱土（具有膨润性的粘土）在聚合物基纳米复合材料中的研究和应用正越来越受到世人的关注。

对蒙脱土/聚合物纳米复合材料的制备方法及其进展也进行了综述。

二、聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备方法称取一定量的蒙脱土，用去离子水配制5%的溶液，再称取适量的醇胺离子和质子化剂，分别滴加到搅拌状态下的蒙脱土溶液中;搅拌4～5h后，将该溶液一次插层溶液抽滤，滤饼真空干燥，并研磨成粉末，得到的样品为一次插层的有机蒙脱土。

用去离子水配制5%的PVP溶液，滴加到上述没有抽滤的一次插层溶液中;搅拌4～5h后抽滤，滤饼真空干燥，并研磨成粉末，得到的样品为二次插层的有机蒙脱土。

有机/无机纳米复合材料最初采用溶胶凝胶法制备，目前已出现了层间插入法、原位聚合复合法、插层原位聚合复合法、超微粒子直接分散法、熔体插层法等方法。

插层原位聚合复合法、熔体插层法用的尤为广泛，其中插层原位聚合复合法又分为一步法和两步法。

在聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备过程中，有机蒙脱土的制备最初采用蒙脱土与有机化剂在一定温度下搅拌反应一段时间制得，后来发现采用高速剪切效果更佳。

另外还有采用超声波振荡和辐照法制备纳米有機土的;最近还出现了利用微波加热法分两步将浮选后的天然钠基土转变为镍基蒙脱土，根据己内酰胺可与镍配位的原理，将己内酰胺引入到蒙脱土片层间，通过原位聚合复合法制得聚己内酰胺/蒙脱土纳米复合材料，省去了蒙脱土有机化工序，为聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备提供了一种新的尝试方法。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟纳米膨润土(蒙脱土)在橡胶中的应用纳米复合材料是指粉体分散相至少一维尺寸介于1 nm～100 nm 之复合材料。

除了球状粒径小之粉体外，高长径比(Aspect ratio)之层状补强结构更受到全世界高分子工业瞩目，层状材料经剥离分散后可充份发挥分子层级之结构特性。

蒙脱土(Montmorillonite)是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土族矿物共发现11 个，他们是滑间皂土、贝得土、锂皂土、蒙脱土、钠脱土、皂土、锌皂土、斯皂土、锂蒙脱土、铬蒙脱土和铜蒙脱土等，但从内部结构来讲可分为蒙脱土亚族（二八面体）与皂土亚族（三八面体）。

蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一，但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大，这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。

通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度已接近纳米级，是天然纳米材料。

纳米级蒙脱土自然界很难找到这样的原矿，需要提纯获得。

制备纳米级蒙脱土的膨润土，应是蒙脱石含量95%。

纳米级有机膨润土蒙脱土，要求膨润土蒙脱石纯度在98%以上。

纳米级有机膨润土在橡胶中应用主要用于橡胶制品的纳米改性，改善其气密性，定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化学性。

通过加入少量（如3％－5％）的纳米蒙脱土，可以使橡胶的强度、伸长率等性能大幅度提高，有的性能可提高数倍，可替代目前的白碳黑，甚至彻底取代传统的碳黑及其它填料，大大减少或根除污染。

将是二十一世纪橡胶工业的一场革命。

聚氨酯弹性体／蒙脱土纳米复合材料、三元乙丙橡胶／蒙脱土纳米复合材料都得到很好的研究。

纳米复合物不仅比传统添加剂重量轻，而且主要改善了在硬度、阻燃、阻气方面的性能。

株洲时代新材料科技股份有限公司对所承担的轨道交通减震用高性能复合弹性结构材料的研究项目，进行了橡胶／蒙脱土纳米复合技术和炭黑、白炭黑表面接枝技术的研究，使硫化天然橡胶的力学性能达到。

纳米聚烯烃的开发与应用进展（上）汪多仁【摘要】全文介绍了纳米聚烯烃的性能，生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况。

对现工业化运行的主要纳米聚烯烃生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结，阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势。

并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求。

%Advances in and prospect of Living things amino acids manufacturing technology The advances in Nano polyolefin manuf acturing technology were reviewed In the paper. The features the technologies for industrial production of Nano polyolefinwere discussed and reviewed, processes of Rare Earth Nano polyolefin producing and optimum conditions and new development of magnesium borate whisker and their ststus quo and devepmant trends of sends at home and abroad have been presented in the article for future development of application are evaluated and marked demand【期刊名称】《塑料包装》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】3页(P40-42)【关键词】纳米聚烯烃;开发;应用【作者】汪多仁【作者单位】中国石油吉林石化公司【正文语种】中文【中图分类】TB3831 理化性质聚烯烃的无规共聚物其结晶度、刚性，熔点比均聚物低。

插层法悬浮聚合制PMMA/蒙脱土纳米复合材料!张径杨玉昆!!（中国科学院化学研究所北京100080）摘要文献中蒙脱土的有机化处理一般采用一次插层法处理，本文采用了一种新的二次插层法，通过对一次插层法和二次插层法插层效果的比较，确定了二次插层法为一种理想的蒙脱土有机化方法.经过MMA对蒙脱土插层的悬浮聚合，FT-IR，XRD和SEM等试验结果证明蒙脱土已经被有效地撑开，但发现蒙脱土的加入会降低聚合反应的转化率和聚合物的收率，悬浮聚合物颗粒的形态变得不规则，粒径也变大.差热分析、溶解实验和应力-应变测试均表明蒙脱土的加入能提高PMMA的性能，蒙脱土的最佳用量在3%左右.关键词插层法，悬浮聚合，PMMA/蒙脱土，纳米复合材料在高分子聚合物中充填一些无机纳米粒子，形成的复合材料可以提高材料的耐热性、机械强度和抗冲击性以及其他性能如导电性、耐氧化性等［1，2］.插层法是一种由一层或多层聚合物或有机物插入无机物的层间间隙而形成二维有序纳米复合材料的方法［3］.许多无机化合物，如硅酸盐类粘土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物等，都具有典型的层状结构，可以嵌入有机物.蒙脱土是一种含有层状硅酸盐结构的粘土，每层厚度约为1nm［4］，蒙脱土片层间通常吸附一些阳离子，随着阳离子体积大小不同，层间距一般在0.96至2.1nm之间变化［5］.层间存在Na+、Ca2+等可交换无机阳离子，不利于有机分子的插层.用有机阳离子将无机阳离子交换出来以后，就成为疏水性的有机化蒙脱土，使层间有利于单体分子的进入，单体在层间聚合后即可将蒙脱土层撑开或剥离，达到纳米级分散，形成纳米复合材料［6~8］.利用蒙脱土插层聚合制备复合材料的文献很多.漆宗能等用插层法制出了多种聚合物/蒙脱土纳米复合材料［9，10］，但很多都是用本体聚合，溶液聚合或熔融聚合的方法［9，11~14］，本文则先用二次插层法改进了蒙脱土的有机化处理方法，然后通过悬浮聚合来制备了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/蒙脱土纳米复合材料，分析了蒙脱土对转化率和聚合物颗粒形态的影响，并测定了复合材料的各种性能.1实验部分1.1原料和试剂钠基蒙脱土由中科院化学所工程塑料国家重点实验室提供，甲基丙烯酸甲酯（MMA）经重蒸纯化，过氧化苯甲酰（BPO）经重结晶纯化，其余原料均为市售品.1.2插层剂的制备插层剂!的制备（在乙腈溶液中）：CCH"2CH3COOCH2CH2N（CH3）2CH3#I CCH"2CH3COOCH2CH2NCH3CH3CH3+!-插层剂"的制备（在乙醇溶液中）：CH3（CH2）17NH2#HCICH3（CH2）17NH+3CI-1.3有机化蒙脱土的制备［4］20g钠基蒙脱土在高速搅拌下分散在350mL 水中，升温至70C，加入10g插层剂后激烈搅拌10min，继续低速搅拌1h，有白色沉淀物析出.将沉淀物水洗，真空干燥磨细后经250目过筛，制成有机化蒙脱土.1.4MMA的悬浮聚合先将适量有机化蒙脱土在20g MMA单体中浸泡后超声处理3min，然后在500mL三口瓶中加入160mL水、0.8g聚乙烯醇、0.4g聚甲基丙烯酸钠，搅拌下加入含有BPO0.1g和适量蒙脱土的MMA，通氮气，升温到80C聚合反应8h.冷却后过滤，产物经洗涤后干燥.第1期2001年2月高分子学报ACTA POLYMERICA SINICANO.1Feb.，"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2001!1999-12-15收稿，2000-01-17修稿；!!通讯联系人1.5性能测定转化率测定：聚合反应过程中，每隔1h取样，用重量法测定转化率.计算时蒙脱土及聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸钠的重量均扣除.红外光谱测量：用Perkin-eimer2000F型FT-IR光谱仪测定.扫描电镜：用HITACHI S-530扫描电镜（SeM）观察颗粒形状.X-射线衍射扫描：日本理学D/max-RB型12KW X射线连续记谱扫描，CuK!辐射，后单色器，管电压40kV，管电流100mA，扫描范围1.5~ 20 ，扫描速度2 /min.差热分析：用Perkin-eimer DSC-7型差热扫描量热仪，升温速度20C/min，扫描范围60~150C.溶解性能测定：将0.1g PMMA 置于10g CH3Ci中，10天以后观察.应力-应变测试：用INSTRON1122型万能试验仪测定，拉伸速度5mm/min，样条为非国标试样.2结果和讨论2.1插层剂的比较用插层剂!进行一次插层交换（方法一）、用插层剂"进行一次插层交换（方法二）以及先用插层剂!插层，然后再用插层剂"进行二次插层交换（方法三）制备了有机化蒙脱土.这些有机化蒙脱土的碳含量分析、离子交换量以及X射线衍射（XRD）测定层间距的结果（详见表1）表明，由于两种插层剂对蒙脱土的相互作用不同，用插层剂!（方法一）的碳含量低，层间距小，而且用插层剂!不如用插层剂"（方法二）的离子交换量高.而方法三与方法二相比，采用二次插层法（方法三）的碳含量虽比插层剂"的稍低，但由于插层剂!比插层剂"的分子量小，故用二次插层法交换量与用方法二可能差不多，而层间距则比用插层剂!和插层剂"的一次插层法明显高出很多，所以选用二次插层处理（方法三）效果最好.方法三比方法二碳含量低而层间距反而高，是因为插层剂!比插层剂"的分子量小很多（在蒙脱土交换掉I-和Ci-以后，插层剂!的分子量为172，而插层剂"的分子量为271），这样当更多摩尔量的插层剂!取代插层剂"时（这造成层间距增大）而碳含量反而稍有降低.另外插层剂!中的双键可以直接参与聚合反应，有利于蒙脱土的剥离和聚合物与蒙脱土的交联.Table1Comparison of three kinds of modification methodContent ofcarbon（%）Ion exchangeguantity（megv/100g）!Interiayerdistance（nm）Na-Mont.0.29— 1.26 Modified by method! 4.9046.0 1.45 Modified by method"27.94196.7 1.76 Modified by method#23.36— 3.09!Ion exchange guantity was caicuiated from content of carbon，that of method#couid not be caicuiated because the moiecuiar weight of intercaiated composite!and"are different.2.2聚合过程的分析用XRD分析蒙脱土层间距，由表2看出，不管是用一次插层法还是二次插层法制得的有机化蒙脱土经MMA聚合后层间距均进一步增大，但用一次插层法聚合后的层间距不是很理想，而用二次插层法聚合后的层间距能得到很好的结果，蒙脱土的片层被完全撑开，达到纳米级分散.在本实验中，悬浮聚合均采用二次插层法处理的有机化蒙脱土.Table2Interiayer distance of Na-Mont.，organo-Mont.and nanocompositesano-Mont byone-step methodNanocomposite byone-step methodOrgano-Mont bytwo-step methodNanocomposite bytwo-step methodInteriayerdistance（nm）1.26 1.76 3.56 3.09>5.9or exfoiiated! !The smaiiest angie of XRD is1.5 ，whose corresponding distance is5.9nm.图1为聚合前后的FT-IR谱图.图1中（a）为钠基蒙脱土的谱图，1095cm-1和1037cm-1的强峰为蒙脱土的特征谱带.图1中（b）是二次插层法（方法三）处理的有机化蒙脱土的谱图，1721cm-1为酯羰基的特征峰，1639cm-1是双键的吸收造成了钠基蒙脱土1633cm-1的偏移，可以认为插层剂已经进入蒙脱土片层.图1中（c）是蒙脱土含量为5%的PMMA/蒙脱土复合材料的谱图，1731cm-1处的羰基吸收峰非常明显，而未发现1635cm-1附近的双键吸收，说明插层剂的双键已经被打开参与了聚合反应.蒙脱土的加入对单体的聚合过程会产生一些影响.反应温度70C时的转化率-时间曲线（图2）表明，在相同的反应条件下，蒙脱土含量越高，转化率越低（本文中的蒙脱土含量均指蒙脱土与单体的重量百分比）.这可能是由于蒙脱土表面的过08高分子学报2001年Fig.1FT-IR spectra of PMMA /Mont.nanocompositea ）Na-Mont.；b ）Organo-Mont.；c ）PMMA /Mont.nanocomposite containing 5%Mont.Fig.2Conversion of monomer with timeReaction temperate ：70C!0%Mont.；"3%Mont.；#5%Mont.剩电荷能与引发剂所产生的自由基反应，消耗部分自由基，从而降低了引发效率；蒙脱土表面吸附一些单体，这些单体有些只形成分子量低的聚合物，有些最终不能参加反应［15］.图3为80C 反应8h 后的产品收率，蒙脱土含量曲线同样也表明，聚合物收率随蒙脱土含量的增加而降低，与蒙脱土含量对转化率的影响相一致，这同样也可能是因为蒙脱土表面的影响，转化率降低导致产品收率降低.蒙脱土的加入对聚合物颗粒的形状也会产生很大影响.图4为不含蒙脱土和含有5%蒙脱土的悬浮聚合物颗粒的扫描电镜照片对比，从照片可以看出，在相同的条件下，加入蒙脱土后不仅聚合物颗粒的粒径变大，而且粒子的形状变得不规则.这可能是因为1）蒙脱土在颗粒中的骨架作用使单体液滴不易被打散而使聚合颗粒变大；2）蒙脱土表面的阻聚作用使其周围存在着较多的单体和低聚物，在聚合过程中容易发生相互粘连，从而使颗粒变大，形状变得不规则.Fig.3Yieid of PoiymerReact at 80C for8hFig.4SEM photographs of the shape of PMMAand PMMA /Mont.granuies a ）PurePMMA ；b ）PMMA /Mont.nanocomposite containing 5%Mont.!"#聚合物的性能测定表3为溶解试验结果，表明蒙脱土的加入使聚合物的溶解性能下降，含量高时在良溶剂181期张径等：插层法悬浮聚合制PMMA /蒙脱土纳米复合材料CH3CI中只能溶胀.这表明蒙脱土在聚合物中起到交联点的作用，高分子链既与蒙脱土缠绕形成物理交联，又因为插层剂I参与聚合反应而形成化学交联，所以随着蒙脱土含量的增加，聚合物从可溶的线型结构向不溶不熔的网状结构过渡［16］.Table3SoIubiIity of PMMA/Mont.nanocomposites in CH3CIContent ofMont.（%）01358SoIubiIity SoIubIe SoIubIe PartIysoIubIeSWoIIen SWoIIen用DSC测定蒙脱土含量不同的聚合物的玻璃化温度!g列于表4，结果表明：蒙脱土的加入使复合材料的!g降低，之后随着蒙脱土含量升高玻璃化温度又逐渐升高.造成聚合物!g下降的主要原因是：1）聚合过程中在蒙脱土周围形成分子量低的聚合物层，导致!g值降低；2）蒙脱土的加入使得其周围聚合物的自由体积增加而导致Table4GIass transition temperature of PMMA/Mont.nanocomposites Content of Mont.（%）0358 !g（C）117.16108.95113.35115.45!g下降.但另一方面，由于蒙脱土的交联作用，交联度随蒙脱土的增加而增大，!g又有上升的趋势.综合这两种结果，聚合物的!g值就出现先降后升的现象［16］.聚合物的力学性能测试结果列于表5，由此表可以看出，在聚合物中加入少量蒙脱土能使复合材料的力学性能变好，在3%含量时达到最好，Table5MechanicaI properties of PMMA/Mont.nanocompositesContent of Mont.（%）01358TensiIe strength（MPa）3842473327EIongation at break（%）7.77.58.4 5.4 4.8 TensiIe moduIes（20C）（Gpa） 1.3 1.4 1.7 1.6 1.2含量再增加时力学性能反而下降.适量的蒙脱土可以增加高分子链的交联点，蒙脱土片层可以阻止裂纹的扩展，从而增加其力学性能.而含量再增加以后，交联点增加的趋势减小，故蒙脱土的增加对交联点增加的效果不象含量小时那么明显，蒙脱土的增加会增加其周围低聚物的含量，同时也增加了蒙脱土周围的自由体积，导致力学性能下降.REFERENCES1Fischere H R，GieIgens L H，Koster T P M.Acta PoIym，1999，50：122~1262Shi Hengzhen，Tie Lan，Thomas J Pinnavaia，Chem Mater，1996（8）：1584~15873Wang Liping（王丽萍），Hong Guangyan（洪广言）.JournaI of FunctionaI 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Usuki，Masaya KaWasumi，Akane Okada，Toshio Kurauchi，Osami Kamigatio.JournaI of PoIymer Science，Part A：PoIymer Chemistry，1993，31：983~98613Gu Oun（顾群），Wu Dacheng（吴大诚），Yi Guozhen（易国祯），Zhang Guoyao（（张国耀），Yang Yu（杨宇），Wu Liheng（吴立衡）.ChemicaI JournaI of Chinese Universities（高等学校化学学报），1999，（2）：324~32614Kojima Y Usuki.Mater Res，1993，31：1185~118915Lu Deping（鲁德平），Xiong Chuanxi（熊传溪），Wen Dijiang（闻荻江），Wang Hao（王浩）.PoIymer MateriaIs Sciences And Engineering（高分子材料科学与工程），1995，（11）：49~5216OU Yuchun（欧玉春），Yang Feng（杨锋），Zhuang Yan（庄严），Oi Zongneng（漆宗能）.Acta PoIymerica Sinica（高分子学报），1997，（4）：199~ 20428高分子学报2001年PREPARATION OF PMMA /MONTMORILLONITE NANOCOMPOSITE BY USINGINTERCALATION METHO AN SUSPENSION POLYMERIZATIONZHANG Jing ，YANG Yukun（Institute of Chemistry ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing100080）Abstract In iiteratures montmoriiionite ’s organic modification usuaiiy use one-step intercaiation method ，wedeveioped a two-step intercaiation method by using two different organic saits continuousiy.After comparing theeffects of one-step method and two-step method ，we found that the effect of two-step intercaiation method was much better than that of one-step method.The nanocomposites were prepared by suspension poiymerization of methyimethacryiate（MMA ）containing intercaiated montmoriiionite ，and the resuits of their FT-IR ，XRD and SEM studies proved that the montmoriiionite was effectiveiy swoiien or exfoiiated.Adding montmoriiionite couid affect the processof suspension poiymerization.We found that the conversion of monomer was iowered ，the shape of poiymer granuies was changed to be irreguiar ，and granuies ’diameter was eniarged.DSC ，soivency experiment and strain experiment showed that adding montmoriiionite may improve the properties of PMMA because of poiymer ’s cross-iinking by montmoriiionite.The best weight content of montmoriiionite was about 3%.Key words Intercaiation ，Suspension Poiymerization ，PMMA /montmoriiionite ，Nanocomposite381期张径等：插层法悬浮聚合制PMMA /蒙脱土纳米复合材料。

膨润土的50种用途，你知道几种膨润土是以蒙脱石为重要成分的含水粘土岩，具有优异的膨胀性、吸附性、阳离子交换性、催化性、粘结性、悬浮性和可塑性等特别性能，被誉为是“万能粘土”。

1、钻井泥浆膨润土在水溶液中具有优良的悬浮性和触变性，即在有外加搅拌时，悬浊液表现为流动性很好的溶胶液，停止搅拌后会自行排列成立体网状结构的凝胶，而不发生沉降和水析离，特别适于配制钻井泥浆。

据了解，平均每采一口井，大约使用膨润土8吨。

2、冶金球团用粘结剂膨润土具有良好的吸水、分散、润滑、增稠等性能，通过对水的作用来实现对铁精粉的粘结，是重要的冶金球团用粘结剂。

3、型砂粘结剂钠基膨润土可塑性强、复用性好、湿压强度高、成型性强、型腔强度高，可防止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等，便于金属行业浇铸湿态或干态型模，是精密铸件首选的型砂粘结剂。

4、饲料添加剂膨润土中含有10多种矿物元素，大都是禽畜生长发育必需的常量和微量元素。

在饲料中添加膨润土可使动物精力旺盛，羽毛干净、成活率高，抗病力强。

5、猫砂猫砂一直是欧洲膨润土最大的应用市场，占其消费总量的29%。

在碰到猫咪的粪便和尿液时，膨润土猫砂能够快速成团，作为猫砂用膨润土要求吸附液体和臭味本领强，颗粒大小均匀，受潮后不崩解。

6、药用助悬剂混悬剂具有较好的生物利用度，制成悬剂给药更简单，特别是对儿童和吞咽困难的老人来说，给服药带来了便利，膨润土就是混悬剂中性能优良的助悬剂。

7、止泻药膨润土的重要成分蒙脱石具有层纹状结构及非均匀性电性分布，对消化道内的一些病毒，病菌及毒素产生较强的选择性吸附作用。

如由法国益普生公司研制的思密达（SMECTA）就是以蒙脱石为重要成分的消化道粘摸保护剂。

8、干燥剂膨润土干燥剂具有吸附活性、静态减湿和异味去除等功效，广泛应用于不能采纳油封、气相封存的产品中，如光学仪器、电子产品、医学保健、食品包装的干燥空气封存。

9、动植物油脱色剂以膨润土为原材料经无机酸活化后制得活性自土，吸附和脱色性能好，具有脱色、去臭、去毒、降低油脂氧化的功效，可广泛用于动植物脂的脱色精炼，如豆油、菜籽油、花生油、棉籽油等。