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論文詳細敘述了一維納米材料凹凸棒土(ATP)的發(fā)現、分布、產量以及在聚合物中作為填充材料的應用，作為一種天然的納米材料，ATP具有強大的吸附能力、良好的耐酸堿性、流變性、填充性，并且具有較好的離子交換、熱穩(wěn)定、抗鹽、抗凝膠、造漿和高溫相變等功能，目前，在我國ATP的應用還處在較低的水平。論文從ATP作為一種理想的聚合物填料角度出發(fā)，主要研究了它的表面改性(有機化)及聚合物包裹，對其形態(tài)及分散性作了表征。為凹凸棒土/聚合物復合材料的開發(fā)應用提供了有益的數據。取得了如下的成果： 一：ATP的提純的與有機化改性： 論文以我省的ATP為原料，利用水化法將其提純。該方法的特點是：簡便、高效、純度好。 將提純的ATP分散在水中，加入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為改性劑，經超聲波處理，即可完成其表面有機化改性。改性原理可以認為是陽離子季胺鹽與ATP表面的粒子交換，也是不同電荷(ATP表面帶負電荷)的靜電吸附作用。論文探索了不同洗滌條件對org-ATP親水性和親油性的影響，并從表層結構給予了解釋。 二：核.殼結構的ATP@Polymer復合物顆粒的制備和表征： 1.1凹凸棒土/聚苯乙烯納米復合材料的制備： Org-ATP用乙醇洗滌三遍，水洗一遍，可以得到外層的CTAB有機鏈分子除盡的單層結構的有機化凹凸棒土，干燥。將干燥的有機化ATP分散在苯乙烯(St)單體中，可以得到穩(wěn)定性良好的懸浮液，在家用微波爐中加熱引發(fā)本體聚合，制備得到了不同凹凸棒土含量的ATP/PS納米復合材料。采用透射電鏡表征，發(fā)現在PS中ATP呈現單根分散：熱失重表征則顯示ATP的加入使聚合物的熱性能得到了明顯的改善。 1.2.ATP@PS核-殼結構復合物顆粒的制備在ATP有機化處理的改性液中直接進行的乳液聚合反應，采用的單體是苯乙烯，苯乙烯單體在超聲波的振蕩作用下擴散進入ATP棒晶表面的雙層有機鏈結構中。當反應在超聲波中加熱時，所形成的單體包裹棒晶的結構比較穩(wěn)定，聚合完成時，就可以得到核-殼結構的ATP@PS顆粒。經TEM分析，短的棒晶包裹比較好，得到的復合物顆粒形狀類似棗子或者說類似橄欖；長的棒晶在其表面形成粗大的棒狀包裹。當反應在電磁攪拌情況下進行時，單體包裹棒晶的結構則被破壞，聚合后，就會得到珠串結構的ATP@PS復合物顆粒，可以發(fā)現在棒晶的表面粘滿了聚苯乙烯小球，小球對棒晶形成包裹。加入的苯乙烯越多，包裹在棒晶外面的小球越多。 2.ATP@PMMA核.殼結構復合物顆粒的制備和表征： 將雙層org-ATP分散在水中，可以得到穩(wěn)定性良好的懸浮液，向體系中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體，在超聲波振蕩作用下，單體擴散到棒晶表面的有機層中，對棒晶形成包裹，在超聲波中加熱聚合，可以得到核-殼結構的復合物顆粒。當體系中單體加入量比較少時，得到類似于變粗的棒晶核-殼結構的復合物顆粒。當單體加入量逐漸增多時，在體系中既存在PMMA對ATP的整體包裹，也存在PMMA自聚顆粒和未包裹的ATP棒晶共存的現象。 3.ATP@DP雙層聚合物結構的復合物顆粒的制備和表征： 論文將多次離心分離得到粒徑較小org-ATP，分散在水中，加入MMA，在超聲波作用下，單體擴散進入棒晶表面有機層中，加入引發(fā)劑，在超聲波中加熱聚合1小時，得到ATP@PMMA復合物顆粒，此時的體系依舊有好的穩(wěn)定性，再向其中加入第二單體St，超聲振蕩24小時，使St充分的擴散進入PMMA層中，再次引發(fā)聚合反應，可以得到外層為PS內層為PMMA的雙層聚合物包裹的ATP@DP復合物顆粒。并對分散性和形態(tài)作了表征。 4.核-殼結構的ATP@PANI導電聚合物顆粒的制備和表征： 在ATP棒晶表面存在有負電中心，使得ATP對具有陽離子結構的物質有好的吸附性。苯胺(aniline)與鹽酸通過氧化偶聯聚合可以制備得到鹽酸摻雜的聚苯胺(polyaniline，簡寫為PANI)，有好的導電性。苯胺可以與鹽酸反應得到具有季胺鹽陽離子結構的苯胺鹽酸鹽，此季胺鹽可以吸附在棒晶的表面，它既是ATP的表面改性劑又是合成PANI的反應物。當加入氧化劑進行氧化偶聯反應，可以得到核-殼結構的ATP@PANI導電聚合物顆粒。對其進行透射電鏡的觀測，發(fā)現PANI包裹凹凸棒土棒晶形成棗子形狀的核-殼結構的ATP@PANI；對其進行電導的表征，發(fā)現具有好的導電性，這是由于PANI包裹棒晶的表面形成一個連續(xù)的層。

    關鍵詞：
    凹凸棒土-聚合物納米復合材料 表面改性 材料制備 導電性
    作者：
    劉玉山
    學位授予單位：
    蘭州大學
    授予學位：
    博士
    學科專業(yè)：
    化學 高分子化學與物理
    導師姓名：
    蘇致興
    學位年度：
    2008
    語種：
    中文
    分類號：
    TB33 TB383
    在線出版日期：
    2008年12月01日