聚丙烯酰胺_蒙脱土复合材料结构研究

聚丙烯酰胺/稀土聚合物研究概况化学与生命科学学院化学工程与工艺091007024 王华敏指导老师郑燕玉副教授（博士）【摘要】本文阐述了聚丙烯酰胺及其衍生物的研究概况。

着重介绍聚丙烯酰胺-稀土金属离子配位聚合物在表面催化功能高分子膜、荧光高分子领域、染料废水脱色领域中的应用。

并对聚丙烯酰胺在石油开采及环保领域的应用进行说明，概括了聚丙烯酰胺的研究意义及其必要性。

关键词聚丙烯酰胺-稀土聚合物聚丙烯酰胺配位聚合物稀土1.聚丙烯酰胺的性质聚丙烯酰胺（cpolyacrylamids）简称PAM，是一种线型高分子聚合物，是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一。

聚丙烯酰胺易溶于水，几乎不溶于苯、乙醚、酯类、丙酮等一般有机溶剂，其水溶液是几近透明的粘稠液体，属非危险品，无毒、无腐蚀性，固体PAM有吸湿性，吸湿性随离子度的增加而增加。

聚丙烯酰胺热稳定性好，但在150℃以上时易分解产生氮气，在分子间发生亚胺化作用而不溶于水，玻璃化温度153℃，PAM在应力作用下表现出非牛顿流动性。

2.聚丙烯酰胺的应用聚丙烯酰胺应用广泛。

由于PAM具有絮凝、吸附架桥、表面吸附、增强等作用，可用作淀粉厂及酒精厂的流失淀粉及酒槽的回收，还可用作驱油剂，此外由于聚丙烯酰胺结构单元中含有酰胺基、易形成氢键、使其具有良好的水溶性和很高的化学活性,易通过接枝或交联得到支链或网状结构的多种改性物,在石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中具有广泛的应用,有“百业助剂”之称【8】。

2.1聚丙烯酰胺-稀土聚合物的应用稀土元素因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性，被誉为新材料的宝库；合成有机高分子是划时代的材料，具有原料丰富、加工易成型、成本低等优点。

巧妙的结合两者的特性，有望开拓出一系列新材料。

2.1.1表面催化功能高分子膜聚丙烯酰胺(PAM)作为一种能与金属离子配位的聚合物,可在PAM 膜的分子链节的氮上与铜、钴、镍等过渡金属离子形成配位聚合物[2]。

无机纳米材料改性聚丙烯研究进展摘要：综述了聚丙烯经无机纳米材料改性的方法，以及改性后的力学性能、热稳定性能、电性能和流变性能等都得到改善。

并且综述了无机纳米材料改性聚丙烯的研究进展。

因聚丙烯的韧性较差限制了工程化应用，所以利用纳米微粒改性填充聚合物，可有效地改善聚合物的强度、韧性、刚性及耐磨性等性能。

本文侧重讨论了碳纳米管(CNTs)、纳米二氧化硅(nano-SiO2)、纳米碳酸钙(nano-CaCO3)及纳米蒙脱土（MMT）等在聚丙烯改性中的研究进展。

1)碳纳米管可以提高聚丙烯的力学性能、电学性能；2)纳米二氧化硅增强强度、韧性、耐磨性、抗老性；3)纳米碳酸钙改性聚丙烯的刚性、韧性、弯曲强度；4)纳米蒙脱土提高聚丙烯抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性。

并对无机纳米材料改性聚丙烯的应用前景进行了展望。

关键字：聚丙烯；无机纳米材料；改性；研究进展0前言聚丙烯（PP）自1957年工业化以来，发展极其迅速，由于原料来源丰富。

价格便宜，综合性能优良，已成为一种应用广泛的塑料。

聚丙烯密度小(0.89-0.91g/cm3)，是塑料中最轻的品种之一。

聚丙烯熔点达165℃，可在100℃-120℃下长期使用。

聚丙烯还具有优良的耐腐蚀性及电绝缘性。

它的力学性能，包括拉伸强度、压缩强度、硬度以及刚性都较优异，而且聚丙烯易加工成型，因此广泛应用于注塑成型、薄膜、纤维、挤出成型等制品。

由于聚丙烯的韧性较差，对缺口十分敏感，低温脆性突出，成型收缩大，耐光及耐氧化性差等，这些都限制了聚丙烯的工程化应用。

因此对聚丙烯的增韧改性一直是聚丙烯的重要研究内容。

目前对聚丙烯进行改性的方法有多种，主要可分为化学改性和物理改性。

化学改性主要包括共聚、接枝、交联、氯化等[1]。

物理改性主要包括共混改性、填充改性、复合增强、表面改性等。

特别是填充改性是最简单方便而又行之有效的方法。

纳米微粒的表面效应、小尺寸效应和量子隧道效应，可以使其具有很高的表面活性及比表面积大等一系列特殊的物理化学性质。

聚丙烯纳米复合材料的研究及应用李跃文陈枝晴(湖南科技职业学院高分子工程与技术系，长沙,410118 )摘要：综述了聚丙烯基层状填料纳米复合材料、纤维状填料纳米复合材料、粉状填料纳米复合材料、POSS 纳米复合材料制备方法、结构与性能方面的最新研究进展，介绍了聚丙烯／粘土纳米复合材料的一些实际应用，对今后的研究和开发方向也提出了自己的看法。

关键词：聚丙烯，纳米复合材料，纳米填料，研究进展，应用聚丙烯(PP) 是目前产量最大、发展最快的合成树脂之一，它具有良好的综合力学性能、耐热性、耐腐蚀性能和成型加工性能，应用范围十分广泛。

但PP 低温脆性大，耐老化性能不好，容易燃烧，绝对强度和金属材料相比尚有一定差距，这些使其应用受到一定程度的制约。

共聚、共混、加助剂等传统的改性方法均有一定的局限性，近年发展起来的纳米技术给PP 提供了一种新的改性途径，大量的研究表明，将PP 与纳米组份复合，具有广泛而显著的改性效果。

与传统方法相比，通过形成纳米复合材料对PP进行改性具有如下优点：(1)纳米组份含量很少时即有显著的改性效果；(2)在改善某些性能的同时，几乎不损害其它性能，特别是成型加工性能；(3)改性范围广泛。

1、PP /层状填料纳米复合材料1.1 PP/ 层状粘土纳米复合材料自然界有些粘土矿物具有层状结构，如蒙脱土、累托土、斑脱土等。

在适当的条件下，聚合物分子链能插入到粘土片层之间，使片层层间距扩大，甚至剥离，从而形成纳米复合材料。

由于粘土片层的纳米效应和层状结构，PP/层状粘土纳米复合材料的力学强度、热稳定性、阻隔性、阻燃性均有明显改善。

PP/ 蒙脱土纳米复合材料是研究和开发较早的PP 纳米复合材料。

目前的研究主要集中在熔融共混法制备纳米复合材料及其结构与性能上。

王平华［1］等用钠基蒙脱土(Na-MMT) 和经十六烷基三甲基溴化铵处理过的有机蒙脱土(Org-MMT) 分别与PP 制成了纳米复合材料，实验结果表明，Na-MMT 和Org-MMT 对PP 均有良好的增强增韧效果，但两者填充形态不一样，Na-MMT 以纳米粒子形态填充，Org-MMT 以插层形态填充；另外，Na-MMT 还能诱导聚丙烯结晶晶型发生转变，产生有利于提高聚丙烯冲击强度的3晶型。

原位聚合法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料研究与进展罗小伟上海市梅陇路130号华东理工大学，450信箱, （200237）bullghter@摘要：本文综述了原位聚合法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的最新进展。

不同单体与改性或未改性的蒙脱土原位聚合得到复合材料的耐热性、机械性能、气体阻隔性以及材料的结构形态和蒙脱土的插层和解离机理都得到详细的研究。

聚合物/蒙脱土复合材料各方面的突出性能预示了其具有极大的应用潜力。

关键词：纳米复合材料 原位聚合 蒙脱土 聚合物/层状硅酸盐复合材料1. 引言纳米复合材料(Nanocomposites)是分散相至少有一维尺寸小于100nm的复合材料，即分散相在连续相中达到纳米尺度的分散。

这个概念最早于20世纪80年代初由Rustun Roy[1]提出。

分散相和连续相可以是无机或有机材料，分散相可以是粉末、纤维或晶须等。

由于纳米粒子具有纳米尺度效应、宏观量子效应、隧道效应、大的比表面积以及强的界面相互作用，使得纳米复合材料具对材料性能有许多难以预料的改善，同时还表现出了许多特殊的性能,如气体阻隔性能、阻燃性能等。

因此开发纳米复合材料是近年来开发高性能多功能新型聚合物材料的热点之一[2,3,4,5]。

由聚合物利对高岭土、蒙脱土、绿脱石、云母等具有层状结构的硅酸盐矿物进行插层得到聚合物/层状硅酸盐复合材料（Polymer Layered Silicate，简称PLS），也常被称作聚合物/粘土纳米复合材料(Polymer Clay Nanocomposite ,简称PCN)。

PLS或PCN是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。

由于有机改性的层状硅酸盐与聚合物基体有较好的结合界面；且层状硅酸盐在聚合物基体中平面取向，可以在二维方向都起到增强的作用。

所以与常规复合材料相比，很少的用量（质量分数<5%）即可使复合材料的各方面性能如：拉伸强度、弹性模量、柔韧性能等有极大的提高，同时大大改善复合材料的热稳定性能、气体阻隔性能[2,3,4]；因此聚合物/层状硅酸盐复合材料的开发倍受关注。

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的摩擦磨损性能研究的开题报告一、研究背景和意义聚丙烯材料具有良好的耐腐蚀性、耐磨损性和低密度等优点，广泛应用于工程领域中的制造、包装等行业。

但是在一些高磨损环境下的使用，聚丙烯材料存在一定的磨损性能问题。

因此，如何提高聚丙烯材料的耐磨损性能是一项重要的研究课题。

纳米复合材料已成为材料科学领域研究的热点之一。

将蒙脱土等纳米材料与聚合物复合可以显著改善聚合物材料的性能，如耐热性、耐磨损性、抗冲击性等，这种复合技术在实际应用中具有较大的潜力。

因此，本研究旨在针对聚丙烯材料的磨损性能问题，探究聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的摩擦磨损性能及其影响因素，为改善聚丙烯材料的磨损性能提供理论参考。

二、研究内容和方法本研究将采用摩擦磨损实验方法研究聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的摩擦磨损性能，并探究复合材料中纳米材料含量、蒙脱土颗粒的形貌和分布等因素对摩擦磨损性能的影响。

主要研究内容包括以下几个方面：1.制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料；2.利用摩擦磨损实验仪，测试复合材料在不同条件下的摩擦系数和磨损量，并比较不同条件下的摩擦磨损性能的差异性；3.通过扫描电镜观察复合材料的微观形貌、分析复合材料中蒙脱土的分布情况及表面形貌等；4.综合分析不同条件下复合材料的摩擦磨损性能与其微观结构的关系，探究影响复合材料摩擦磨损性能的因素及其作用机制。

三、预期成果和意义预期研究成果如下：1.定量评价聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的摩擦磨损性能；2.研究纳米材料含量、形貌和分布等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响；3.分析不同条件下复合材料微观结构与摩擦磨损性能的关系，探究影响复合材料摩擦磨损性能的因素及其作用机制；4.为提高聚丙烯材料的磨损性能提供理论支持。

本研究对于扩展聚丙烯材料的应用范围、提高材料性能和技术水平具有重要意义，并为材料科学领域的相关研究提供参考。

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。

文章编号:1005-3360(2006)01-0009-04聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料结构与力学性能的研究蔡洪光1,2,张春雨1,李海东1,2,原宇平1,2,董为民1,陈斌1,张利仁3,刘志军3,姜明才3,张学全1(11中国科学院长春应用化学研究所,吉林长春130022;21中国科学院研究生院,吉林长春130022;31中国石油辽阳石化分公司研究院,辽宁辽阳111003)摘 要: 制备了M M T /M g Cl 2/T iCl 4插层型催化剂,并进行乙烯聚合。

考察了M M T 片层间距、复合材料形态及蒙脱土在其中的分布状态。

考察了材料的冲击强度、拉伸强度等力学性能及蒙脱土的最佳含量。

关键词: 聚乙烯;纳米复合材料;蒙脱土;增强增韧中图分类号:T Q 325112文献标识码:A基金项目:国家/9730项目资助(G2003CB615600)收稿日期:2005-09-121 实验部分111 试剂及仪器蒙脱土(MM T ),四平市刘房子爱思克膨润土有限公司,天然钠基膨润土原矿,使用前在400e 下煅烧6h 后备用;无水氯化镁(M gCl 2),营口向阳化工厂;正丁醇,北京化工厂,分析纯,经4!分子筛浸泡一周后备用;四氯化钛(T iCl 4),北京益利化学品有限公司,分析纯;己烷,工业级,辽阳石化公司;三乙基铝(TEA),Aldrich 产品;乙烯,辽阳化工三厂,聚合级。

等离子发射光谱仪(ICP),美国Leeman Labs -Plasm a -Spec;X 射线衍射仪(XRD),日本理学Rig aku D/m ax 2500PC 进行连续记谱扫描,实验条件:铜靶,管电压40kV,管流通渠道100mA,K =11544!;场发射扫描电子显微镜(ESEM ),M icro FEI PH ILIPS EDS Specidication:2000XM S,样品经喷金处理;透射电子显微镜(TEM ),JEOL JAX-840,样品在LKB Ultratone Ⅲ型超薄切片机上,经冷冻切片制得;拉力机,Instr on -1121,拉伸速度为50mm/min,于20e 下测试,试样尺寸为20mm @3185mm @015mm ;UJ -40悬臂梁冲击试验仪,试样尺寸6513mm @1217mm,R为0125mm,缺口45b 。

亚麻/聚丙烯针织结构复合材料的制备及其力学性能研究的开题报告一、研究背景及意义目前，随着人们对环保和健康的要求越来越高，纺织品在材料领域中的应用日益重要。

纺织品对环境的影响包括其生产、使用和处理阶段，因此如何制备环保、健康的纺织品成为了当前研究的热点之一。

亚麻作为一种天然的纤维材料，具有很高的耐热性、耐腐蚀性和可降解性等优点，逐渐引起了人们的重视。

而聚丙烯作为一种常用的合成纤维材料，主要应用于工业和消费品领域，但其可降解性和健康性却受到了质疑。

基于这些现实需求，本研究将尝试制备一种亚麻/聚丙烯针织结构复合材料，并对其力学性能进行研究。

该材料不仅具有亚麻的天然优点，还能通过与聚丙烯的结合，提高材料的稳定性和可处理性。

同时，本研究也将探索以纺织品为基础的环保和健康材料的新思路和新途径，为相关领域的研究提供参考和启示。

二、研究内容1. 亚麻/聚丙烯针织结构复合材料的制备2. 复合材料的结构表征3. 复合材料的力学性能测试三、研究方法1. 材料制备：采用针织技术制备亚麻/聚丙烯复合材料；探讨不同比例的亚麻和聚丙烯在复合材料中的应用效果。

2. 结构表征：采用扫描电子显微镜和红外光谱仪对复合材料的微观结构和化学成分进行分析和表征。

3. 力学性能测试：采用拉伸测试仪对复合材料的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率等力学性能进行测试。

四、预期成果1. 成功制备亚麻/聚丙烯针织结构复合材料。

2. 分析和表征了复合材料的微观结构和化学成分。

3. 研究并比较了不同比例的亚麻和聚丙烯在复合材料中的应用效果。

4. 测试并分析了复合材料的力学性能，探讨亚麻/聚丙烯复合材料在力学性能方面的应用潜力。

五、论文结构第一章绪论1.1 研究背景及意义1.2 研究现状和进展1.3 研究内容和方法1.4 预期成果第二章复合材料的制备2.1 材料与设备2.2 制备方法2.3 实验方案第三章复合材料的结构表征3.1 扫描电子显微镜分析3.2 红外光谱分析第四章复合材料的力学性能测试4.1 装置与测试原理4.2 实验步骤与结果分析第五章研究结果与讨论5.1 材料制备结果5.2 结构表征结果5.3 力学性能测试结果5.4 讨论与分析第六章结论与展望6.1 研究结论6.2 不足与展望参考文献附录。