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凹凸棒土(AT)是一种具有层链状过渡结构,以含水富镁硅酸盐为主要成分的粘土矿物。AT棒晶独特纳米纤维状结构,决定其可以作为高分子材料的优良增强剂。如果能以纳米级单晶的形式在聚合物基体中分散,可显著提高聚合物的力学性能和耐热性能。但将AT制备成纳米级之后,粒子表面积增大,表面能升高,易产生“团聚”现象。此外,AT表面呈亲水性,适用于极性体系;若将其加入到非极性高聚物中,则易团聚,甚至会影响复合材料的力学性能。 为了解决AT在聚合物基体中的分散和结合问题,本文选择两种硅烷偶联剂对AT进行表面改性,并制备了一系列AT/聚合物,即AT/聚苯乙烯(PS)和AT/环氧树脂(EP)纳米复合材料,并对其性能进行了测试和表征。主要取得了以下结果: 1讨论了超声处理时间对AT粒径分布和AT水悬浮液流变性能的影响,确定了超声处理使其以棒晶形式分散的最佳时间范围,为后期在溶剂环境(硅烷偶联剂)中通过超声法对其进行表面改性提供了参考条件; 2采用硅烷偶联剂KH560和KH570对AT进行表面处理,并通过FTIR、接触角、沉降法以及TGA等测试方法对改性AT表面结构进行表征和分析。证明了偶联剂法是一种有效的化学改性方法; 3通过原位聚合的方法制备了KH570AT/PS纳米复合材料,SEM测试显示了粒子在PS基体中良好的分散性。TGA和DSC结果表明,复合材料中KH570AT参与到了苯乙烯(St)单体聚合反应中,增大了聚合物的交联密度,对于PS基体热学性能的改善程度明显大于未改性AT; 4AT经过偶联剂KH560表面修饰后,在EP基体中的分散状态大大改善;相对纯EP树脂,共混制备的KH560AT/EP纳米复合材料的热稳定性和力学性能均有所提高。尤其是含量3%(wt)的样品拉伸强度,断裂伸长率均达到最大,热稳定性也大大改善。