蒙脱土插层纳米复合资料改性涂料钻研

By | 2020年7月28日

建材网艾春玲,周平
  
  (中国人民解放军76321部队,广东广州510500)
  
  摘要:采用双子季铵盐(GeminiC1)6表面活性剂和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂分别与钠基蒙脱土(Na-MMT)进行阳离子交换后,制备了新的有机蒙脱土(GeminiC16-MMT和CTAB-MMT),通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等对有机蒙脱土进行表征并对其分散性做了测试。又用蒙脱土插层纳米复合材料改性水性涂料,并进行了性能测试表征,结果显示,经改性涂料的性能均有不同程度的提高。
  
  关键词:蒙脱土;插层;改性;涂料;应用
  
  中图分类号:TB33文献标识码:A文章编号:1812-1918(2012)01-0065-05
  
  0·引言
  
  蒙脱土独特的结构使其具有如下重要性质[1]:
  
  ①晶层之间的阳离子是可交换的;②膨胀性。当蒙脱土与水接触时,水分子浸入层间,被吸附的正离子转变成水合离子,大量的水合结构有足够强度克服层间的范德华力,促使间层膨胀。③粘土可分离成片层,径/厚比一般为250,较大可达1000,因此具有极高的比表面积,从而赋予复合材料优异的增强性能。
  
  蒙脱土由于有大的比表面积、很强的阳离子交换能力和吸附能力而受到广泛关注[2]-[4]。近年来,蒙脱土作为添加剂被用于合成纳米复合材料[5]。蒙脱土是一种层状硅酸盐,结构片层由硅氧四面体亚层和铝氧八面体构成[6]。由于同晶型体取代(如在八面体中,Al3+被Mg2+或Fe2+取代,在四面体亚层中Si4+被Al3+取代),在片层中有较久的负电荷。
  
  蒙脱土的亲水性是由于其层间有水化的无机离子[7]。为了确保在制备纳米复合材料中聚合物和蒙脱土有良好的相容性,将蒙脱土有机化改性是必要的。
  
  聚合物/蒙脱土纳米复合材料是一种新型的复合材料,因其优异的综合性能而倍受关注,成为近年来研究的热点[4][8]-[10]。通过插层聚合、溶液插层、熔融插层等方法可以将聚合物链插入MMT的片层之间,形成具有插层结构或剥离结构的聚合物/MMT纳米复合材料。与纯聚合物相比,这种复合材料的力学性能(储能模量、拉伸强度、耐磨性等)、阻隔性、耐热性、阻燃等多方面的性能都得到显著提高。
  
  本研究用一种新型的双子季铵盐(GeminiC1)6和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别与钠基蒙脱土(Na-MMT)进行阳离子交换后,制备了新的有基蒙脱土(GeminiC16-MMT和CTAB-MMT),采用TG、XRD、TEM等现代测试技术对其进行表征测试,又将蒙脱土插层纳米复合材料改性涂料,研究所改性涂料的性能,并将改性涂料应用于实际装备上,实验结果表明,蒙脱土插层纳米复合材料改性涂料的性能均有不同程度的提高,具有广阔的应用前景。
  
  1·实验
  
  1.1主要原料
  
  钠基蒙脱土(工业纯,浙江丰虹粘土化工有限公司);十六烷基三甲基溴化铵(化学纯,国药集团化学试剂有限公司);混合溶剂(乙醇和丙酮,分析纯,天津科密欧化学试剂有限公司);丙酮(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);四甲基乙二胺(生化试剂,国药集团化学试剂有限公司);溴代十六烷(化学纯,国药集团化学试剂有限公司)。
  
  1.2主要设备
  
  SDTQ600型热重分析仪(美国Perkinelmin公司);D/MX-ⅢA型X射线仪(日本RIGAKU公司);JEM-2100F-STEM/EDS型透射电镜(日本JEOL公司)。
  
  1.3蒙脱土插层改性纳米浆料的制作
  
  在500mL四口烧瓶中将一定量的Na-MMT分散在300g水中,室温搅拌30min,超声分散1h后,用Na2CO3调节pH=9-10,磁力搅拌4h后过夜静置,得到蒙脱土悬浮液;升温至75℃,缓慢滴加一定量的CTAB或GeminC16溶液,并滴加少量的助插层剂异丙醇,恒定温度反应3h后可得到分散均匀的蒙脱土插层改性纳米浆料。
  
  1.4蒙脱土插层改性纳米粉体的制作
  
  将1.3中的蒙脱土插层改性纳米浆料进行离心分离,用50%的乙醇溶液和50℃左右的异丙醇反复洗涤数次至分离液中不含Br-为止(加入0.1mol/LAgNO3不产生黄色沉淀),105℃干燥24h,研磨过400目筛,得到有机蒙脱土(OMMT)粉体。
  
  1.5蒙脱土插层改性纳米浆料对水性防腐防锈涂料的改性
  
  水性防腐防锈涂料试验配方(%):水性乳液(改性乳液或内交联乳液)40,蒙脱土插层改性纳米浆料35,铁红10,三聚磷酸铝10,助剂5。
  
  1.6测试与表征
  
  采用D/MX-ⅢA型X射线仪对MMT、OMMT和PFA/MMT进行X射线图谱分析。升温速度1°/min;电流30mA,电压35kV,X衍射仪的入射光波长λ=1.54魡。
  
  用饱和NaCl溶液使乳液破乳,然后分别用热蒸馏水和75wt%酒精清洗。清洗过程中均采用离心机来分离。清洗完后,在真空干燥箱中抽真空烘干。取所提取出来的产品,用美国Perkinelmin公司的SDTQ600型热重分析仪,扫描温度范围30-500℃,升温速率10℃/min,在氮气氛中进行。
  
  采用JEM-2100F-STEM/EDS型透射电镜观察蒙脱土的微观结构。首先将乳液用乙醇稀释,超声振荡分散,然后用洁净的滴管取少量滴在铜网上晾干后观察。
  
  涂膜力学机械性能测试:用CMT6503型(深圳新三思材料检测有限公司)拉力试验机进行涂膜的拉伸强度、断裂伸长率测试,涂膜厚度0.75-0.80mm,拉伸速度为25mm/min,测试5次,取平均值。
  
  涂膜附着力按GB/T1720测试;涂膜柔韧性按GB/T1731测试;涂膜铅笔硬度按GB/T6739测试;涂膜耐冲击强度按GB/T1732测试。

1/4 记录数:4  首页 上一页 1 2 3 4 下一页 末页