毛树红,王润平,王艳,刘军,段秀琴
(太原科技大学化学与生物工程学院,山西太原030021)
摘要:纳米膨润土的加入能显著提高涂料的各项性能指标,因而在涂料中的应用变得越来越广泛。综述了纳米膨润土复合材料的制备、性能及其在涂料中的应用。
关键词:纳米膨润土;复合材料;涂料
膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的硅酸盐粘土矿物。其特殊的层状结构赋予其优良的亲水性、可塑性、膨胀性、粘结性、流变性和增稠性,使其在涂料中具有广泛的应用。传统的方法是将其改性为钠基、锂基、有机膨润土来提高它的各项性能。近年来,随着纳米材料的开发与应用日益成为研究热点,纳米膨润土复合材料方面的研究也越来越多,将其应用于涂料中集纳米效应和膨润土的优良特性于一身,能更好的提高涂料的各项性能指标。本文综述了纳米膨润土复合材料的制备、性能及其在涂料中的应用。
1·制备纳米膨润土复合材料的原理
先将有机阳离子(季铵盐等)与膨润土层间的可交换阳离子发生离子交换,使有机基团覆盖于膨润土表面,改变其表面性能,从而使膨润土由亲水疏油改变为亲油疏水的有机膨润土,并与大多数有机溶剂和高分子具有良好的亲和性,这一过程称为膨润土的有机化,其反应式如下:
经过有机化以后,膨润土的层间距d001由1nm左右增至2.0nm或更大。
膨润土有机化后,利用物理和化学作用,先将聚合物单体或聚合物插入经插层剂处理过的层状硅酸盐片层间,并依靠膨润土和聚合物的相互作用,使硅酸盐片层逐步解离成厚度小于50nm、长×宽为100mm×100nm的基本纳米单元,并均匀分散到基体中,最终实现膨润土与聚合物在纳米尺度上的复合。
按其插层复合过程,可分为聚合物插层型和插层聚合型两类。而根据纳米材料的最终复合形式,又可分为插层型纳米复合材料和剥离型纳米复合材料2种,二者在性能上有较大的差别。在插层型纳米复合材料中,层状硅酸盐层间距虽然有所扩大,片层有所解离,但仍保持一定量片层的相对有序性;在剥离型纳米复合材料中,硅酸盐片层完全被单体或聚合物解离,无序分散在聚合物基体中的是硅酸盐单元片层,此时,硅酸盐粘土与聚合物实现了纳米单元片层的均匀混合,剥离型是插层型分散的最终形式。
2·各种应用于涂料中的纳米膨润土复合材料的制备及应用
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