凹凸棒石（ATT）是一种一维棒状硅酸盐矿物，表面极性强易团聚，在与聚合物加工过程中易破碎，这限制了它的应用。本文采用如下两种方法对ATT进行有机改性，提高ATT在聚合物中的相容性：1）硅烷偶联剂（KH570）改性ATT，并用聚烯烃弹性体（POE）包覆ATT制备母粒；2）机械共混过程中，甲苯-2，4-二异氰酸酯（TDI）原位反应改性ATT。
首先采用熔融共混法制备聚丙烯（PP）/ATT二元复合材料及PP/ATT/POE三元复合材料，考察了POE/ATT母粒协同增强聚丙烯（PP），系统地研究了复合材料的力学性能、流变性能和结晶性能。力学性能研究结果表明：在PP/ATT二元纳米复合材料中，未改性ATT与ATT-KH570均能提高PP的拉伸强度，但是在相同凹凸棒石含量下，PP/ATT-KH570复合材料的拉伸性能提高更明显；未改性ATT未能提高PP的冲击强度，而PP/ATT-KH570的冲击强度则随着ATT-KH570含量提高先增加后降低，并在ATT-KH570含量为1％时达到最大值。在PP/ATT-KH570/POE三元纳米复合材料中，当固定PP/ATT-KH570比例为100/5时，POE含量达到5％，复合材料冲击强度为8.91KJ/㎡，与未加POE体系相比提高了21.10％；当POE含量增加到15％时，复合材料冲击强度提高了44.80％，并且其拉伸强度基本得到保持，说明POE和ATT-KH570对PP具有明显的协同增韧增强效果。流变性能测试表明，在低的剪切速率下，ATT-KH570对复合材料的流动性能有较好的改善。DSC分析结果表明，POE和ATT-KH570均能有效地促进PP结晶，并且ATT-KH570/POE母粒对PP具有更有效的协同异相成核促进作用。
论文进一步通过机械共混的方法TDI原位改性ATT，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基体，成功制备了PMMA/ATT纳米复合材料。原位改性凹凸棒石在PMMA中分散均匀，纳米粒子的形貌（一维棒状）得到保持，纳米复合材料的力学性能、热性能均有大幅提高。傅里叶红外仪和扫描电镜的结果显示，TDI原位改性的ATT有较高TDI表面接枝率。采用透射电镜（TEM）观察纳米复合材料结构时发现，TDI可使ATT在共混过程中原位表面改性，并使ATT在基体中达到均匀分散。随着原位改性凹凸棒石含量从0到6％变化，复合材料的力学性能先增加后减少，并在3％时拉伸强度达到最大值，比纯PMMA提高了19％，在2％时无缺口冲击强度达到最大值，比纯PMMA提高了31％。当在PMMA中加入2％的原位改性凹凸棒石时，因为ATT阻碍了PMMA的链段运动，使其玻璃化转变温度提高了13.20℃，复合材料失重10％的分解温度较纯PMMA提高了73.47℃。

收起∧

    doi：
    10.7666/d.y1776543
    关键词：
    聚合物加工过程 改性凹凸棒石 纳米复合材料 原位改性 材料的力学性能 缺口冲击强度 拉伸强度 含量 最大值 流变性能 聚甲基丙烯酸甲酯 机械共混 玻璃化转变温度 三元复合材料 母粒 聚烯烃弹性体 增强聚丙烯 傅里叶红外仪 复合材料结构 成核促进作用
    作者：
    楼娣
    学位授予单位：
    浙江工业大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    材料物理与化学
    导师姓名：
    钟明强
    学位年度：
    2010
    语种：
    中文
    分类号：
    TB332 TQ316.6
    在线出版日期：
    2010年12月31日