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聚合物/蒙脱土纳米复合材料因其优异的综合性能而备受关注。本文分别采用直接法、母料法、新型功能化蒙脱土制备了ABS/蒙脱土纳米复合材料。论文的具体内容归纳起来主要分以下四个部分:
第一部分:采用直接法制备了ABS/未改性蒙脱土(Na-MMT)、ABS/有机改性蒙脱土(O-MMT)两种复合材料。利用X-射线衍射法(XRD)分析了不同蒙脱土及其在ABS基体中的结构变化,结果表明O-MMT及ABS/O-MMT的层间距分别扩大到了2.51nm和3.48nm。并对比分析了Na-MMT与O-MMT含量对ABS/蒙脱土复合材料力学、加工及燃烧性能的影响。
第二部分:分别采用溶液法和熔融法制备了蒙脱土功能母料(分别以FMMT、RMMT表示)。利用正交实验设计法得到了制备FMMT的最佳反应条件及配方。在此反应条件下制备的蒙脱土功能母料与ABS熔融共混制备了ABS/蒙脱土功能母料纳米复合材料,并对比分析了两体系的力学、加工及燃烧性能。其中添加FMMT的ABS/FMMT纳米复合材料的性能较佳。ABS/FMMT纳米复合材料的拉伸强度在蒙脱土含量为2%时取得最大值为52.2Mpa,而弯曲强度在蒙脱土含量为1%时取得最大值为120.2MPa。利用傅立叶变换红外光谱法(IR)、透射电镜(TEM)、XRD、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明:母料法制得的ABS/蒙脱土功能母料纳米复合材料衍射角在1.5°~10°范围内没有明显的衍射峰,说明蒙脱土片层被撑开、剥离分散在ABS基体中,形成了以剥离为主的纳米复合材料。TG结果表明:ABS/FMMT纳米复合材料的耐热性得到了一定的改善。
第三部分:采用新型方法制备了蒙脱土功能母料(AMMT)。经IR分析表明:AMMT的红外谱线中出现了酯基特征峰,表明蒙脱土内表面的羟基同丙烯酸的酯化反应成功,同时丙烯酸成功地接枝到了载体ABS大分子链上。通过熔融共混的方法制备了ABS/AMMT纳米复合材料,并探讨了AMMT中蒙脱土含量对ABS/AMMT纳米复合材料的微观结构、力学、加工、燃烧及热性能的影响。
第四部分:分别将Mg(OH)2和膨胀阻燃剂(IFR)加入到ABS/FMMT中制备出了无卤阻燃ABS/FMMT复合材料。探讨了阻燃剂用量对无卤阻燃ABS/FMMT复合材料燃烧性能、力学性能及加工性能的影响。并利用SEM分析了无卤阻燃剂对ABS/FMMT复合材料微观结构的影响。