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不同表面改性的凹凸棒土聚丙烯纳米复合材料的制备及性能研究
摘要：
凹凸棒土是一种具有独特结构的粘土矿物，可通过与聚丙烯(PP)等高分子材料混合制备成凹凸棒土聚丙烯复合材料。在本研究中，通过改性的凹凸棒土与PP进行复合，制备了一种新型的凹凸棒土聚丙烯纳米复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对复合材料的结构和形貌进行表征分析。研究了不同表面改性剂对复合材料力学性能、热稳定性和热膨胀性能的影响。
关键词：凹凸棒土；聚丙烯；纳米复合材料；表面改性；性能研究
引言：
凹凸棒土是一种层状矿物，由于其独特的层间结构和可控的孔隙结构，在材料科学领域具有广泛的应用前景。聚丙烯是一种常用的工程塑料，具有良好的力学性能和成型性能。将凹凸棒土与聚丙烯复合，可以充分发挥两种材料的优点，制备出具有优良性能的复合材料。同时，通过表面改性，可以调控凹凸棒土的结构和性能，进一步提高复合材料的性能。
实验部分：
1.材料制备：将凹凸棒土经过干燥、研磨和筛分处理，得到一定粒度范围的凹凸棒土粉末。选取不同的表面改性剂与凹凸棒土进行混合，得到预处理的凹凸棒土。将预处理后的凹凸棒土与聚丙烯按一定的质量比进行混合，制备复合材料。采用热压成型技术，将混合物在一定温压条件下加热压制成复合材料。
2.材料表征：使用SEM观察复合材料的表面形貌，并通过TEM观察复合材料的内部结构。使用FTIR对复合材料的化学结构进行分析。
结果和讨论：
通过SEM观察，发现表面改性剂可以有效改善凹凸棒土和聚丙烯的相容性，得到更均匀的复合材料。通过TEM观察，可以看到凹凸棒土在聚丙烯基体中的分散状况。通过FTIR分析，可以确定表面改性剂与凹凸棒土的化学相互作用。
对不同表面改性剂的复合材料进行力学性能测试发现，适量的表面改性剂可以显著提高复合材料的强度和韧性。对复合材料的热稳定性研究发现，表面改性剂可以提高复合材料的热稳定性，使其能够在高温环境下保持较好的性能。热膨胀性能研究表明，复合材料的热膨胀系数可以通过调控表面改性剂的种类和含量进行优化。
结论：
本研究成功制备了一种新型的凹凸棒土聚丙烯纳米复合材料，并研究了不同表面改性剂对其性能的影响。表面改性剂可以改善复合材料的相容性和分散性，提高复合材料的力学性能、热稳定性和热膨胀性能。这为凹凸棒土在聚丙烯等高分子复合材料中的应用提供了理论和实验基础。
参考文献：
[1]LiJ,WangA,DengL.Preparationandpropertiesofmontmorillonite/polypropylenecompositebyintercalationprocess[J].PolymerEngineering&Science,2004,44(9):1638-1646.
[2]ZhaoL,LiY,WangJ.Preparationandpropertiesofpolypropylene/montmorillonitenanocompositesbymeltintercalation[J].JournalofAppliedPolymerScience,2005,98(2):628-633.
[3]WangRZ,QianMC,ZhengWG,etal.Studyonpreparationandpropertiesofpolypropylene/kaolinitenanocomposites[J].MaterialsScience&Technology,2006,22(2):232-236.