原位插层聚合法制备聚苯乙烯-蒙脱土纳米复合材料.pdf

维普资讯 第 21卷第4期 高分子材料科学与工程 Vo1．21．NO．4 2005年 7月 POLYMER MATERIAISSCIENCEAND ENGINEERING Ju1 ． 2005 原位插层聚合法制备聚苯乙烯一蒙脱土纳米复合材料 金 星，戚嵘嵘，周持兴 (上海交通大学化学化工学院．上海 200240) 摘要：采用双一苯基二 甲基十八烷基溴化铵 (TBDO)作为有机插层剂对钠基蒙脱土进行 了有机化处理，该 有机化的蒙脱土粒子在苯 乙烯单体 中很容易地均匀分散并形成稳定的胶体溶液。通过对分散有蒙脱土 的苯乙烯进行 自由基聚合制备 了聚苯 乙烯一蒙脱土纳米复合材料 ，X射线衍射和透射电镜研 究表明形成 了原位插层型和部分插层部分剥离型纳米复合材料 。该纳米复合材料与 同法制备的纯聚苯乙烯相比，具 有更高的分子量 ( )，较低的玻璃化转变温度 ( )和优 良的热稳定性。 关键词：聚苯乙烯 ；蒙脱土；纳米复合材料 ；自由基聚合 中图分类号 ：TB383 文献标识码 ：A 文章编号：1000·7555(2005)04—0105—04 近年来，聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料 热稳定性和玻璃化转变温度等性能进行了研 由于克服了传统有机一无机复合材料的缺点，而 究。 备受学术界和工业界的广泛关注L1]。对于层状 硅酸盐．聚合物复合体系而言，层状硅酸盐和基 1 实验部分 1．1 原料 体聚合物之间的界面效应是影响复合材料性能 钠基蒙脱土 ；浙江华特公司提供 ，蒙脱土的 的主要因素。亲水性的蒙脱土在非极性聚合物 如苯乙烯基体 中不能均匀地分散，更难于达到 阳离子交换容量约为 85mmol／100g～ll0 mmol／lO0g，采用双一苯基二 甲基十八烷基 溴 纳米尺寸的分散。人们对层状硅酸盐以及插层 化学的研究已有相当长的时间，并取得了一些 化铵在水介质中对蒙脱土进行改性；纯化的苯 成果[3。]。同纯聚合物或以往传统的复合材料 乙烯：上海化学试剂有限公司产品，经 30℃减 压蒸馏纯化；过氧化二苯甲酰 (BPO)：上海凌峰 (微观尺寸)相比，层状硅酸盐一聚合物纳米复合 化学试剂厂产品，将其在室温下溶于氯仿溶液， 材料的力学性能、热性能、光学性能和物理化学 性能等都有显著的提高L1]。作为一个常用的聚 再用冰乙醇重结晶进行精制。 合物 ，聚苯乙烯用途非常广泛 ，关于制备聚苯乙 1．2 聚苯乙烯一蒙脱土纳米复合材料的制备 烯一蒙脱土纳米复合材料 的研究 已有不少报 将一定 比例的有机蒙脱土和 BPO分散在 苯乙烯单体中搅拌约 10rain，得到稳定的胶体 道L5叫]，其聚合插层过程需要长时间机械搅拌 或超声波搅拌才能达到较好的分散，制备过程 溶液，然后在通氮气的条件下，于 80C|恒温油 浴中聚合 72h，得到聚苯乙烯一蒙脱土纳米复合 比较繁琐 。 材料，产物在 80C真空烘箱中干燥 24h备用。 我们采用TBDO处理的蒙脱土，可以与苯