原位聚合制备聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料.pdf

维普资讯 第20卷第5期 高分子材料科学与工程 v。1．20，N。．5 2004年 9YJ POLYMER MATERIALSSCIENCEAND ENGINEERING Sept．2004 原位聚合制备聚乙烯 ／蒙脱土纳米复合材料 赵海超 ，杨 凤 ，张学全 ，李 刚 ， 蔡洪光 ，陈 斌 ，冯之榴 ，黄葆同 (1．东北大学，辽宁沈阳 110066I2．中国科学院长春应用化学研究所，吉林 长春 130022) 摘要 ：首先用乳液聚合法得到聚苯 乙烯丙烯腈共聚物改性 的蒙脱土，然后利用蒙脱土片层上 的羟基和聚 合物链上的极性官能团负载茂金属催化荆并通过原住聚合法制得聚 乙烯 ／蒙脱土 (PE／MMT)蚋米复合 材料。XRD和TEM 电镜分析结果表明蒙脱土在聚乙烯基体 中呈蚋米级分散。DSC分析结果表明，复合 材料的熔点比纯PE高2℃～5℃，DMA分析结果表 明，复合材料的储能模量较纯聚乙烯有较大辐度的 增长 。 关键词：聚乙烯；蒙脱土；纳米复合材料 中圈分类号 ：TB383 文献标识码 ：A 文章编号 ；1000—7555(2004)05—0063—03 自1987年 日本丰田公司等首次报道采用 PE／MMT纳米复合材料，并对复合材料的结 插层聚合的方法制备尼龙 6／蒙脱土[1]纳米复 构性能进行了分析和表征。 合材料以来 ，用插层复合法制备有机 ／无机纳米 复合材料是近年来材料研究领域的热点。但对 1 实验部分 于已得到广泛应用的大品种聚烯烃材料而言， 1．1 原料 由于其主链上不含有极性基团和可反应性基 蒙脱土 (MMT)：日本 kunipia公司产品； 团，因此具有高极性表面的蒙脱土难 以纳米尺 MA0、Cp2ZrC12：Aldrich公司产品；苯乙烯 、丙 度分散于其 中，因此有关聚烯烃插层方面的研 烯腈 ：北京福星化工厂产品，经减压蒸馏后使 用 ；引发剂 (过硫酸钾)、乳化剂 (十二烷基磺酸 究相对较少。熔融共混和原位插层聚合是 目前 制备聚烯烃纳米复合材料的两种主要方法。熔 钠)：天津化学试剂厂产 品；A1：(SO．)。配成 融共混要通过黏土的有机化和聚烯烃的极性 10 溶液后使用 ；甲苯 ：首先用 4A分子筛干 化[z．s3来解决极性黏土与非极性聚烯烃插层驱 燥，然后再用钾钠合金 回流后使用 ；乙烯：辽阳 石化公司产品，聚合级。 动力问题 ，因而使得过程较长，成本增加 。原位 聚合方法H 能够克服熔融共混过程中的焓、熵 1．2 蒙脱土的改性 将定量的蒙脱土放入蒸馏水中分散，待成 壁垒 ，是制备聚烯烃 ／蒙脱土纳米复合材料的有 效方法。 均匀体系后，超声分散 1h。而后将一定比例苯 本文利用蒙脱土片层上的羟基[6和聚合物 乙烯单体和丙烯腈单体、乳化剂和引发剂加入 链上 的官能化基 团L7]能与茂金属助催化剂 至分散液 中，预乳化 30rain后将体系升温至 70C¨，反应 2h。然后用 10 Al：(SO．)。溶液破 MAO发生化学反应，进而能够负载茂金属催 乳，所得产物用蒸馏水洗涤 3次，于 60℃干燥 化剂的性质，首先通过乳液聚合的方法得到聚 24h，用甲苯抽提 24h，于