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α-磷酸锆(α-ZrP)是一种层状无机物,在客体引入层间后还能保持较为稳定的层板,而且其离子交换容量大,长径比可控,粒子尺寸分布较窄,可用于制备聚合物/层状无机纳米复合材料。但是,由于α-ZrP结晶度较高,且层间距较小,很难在高聚物中均匀分散和剥离,为改善其与高聚物基体的相容性,本文首先采用对α-ZrP进行有机修饰的方法以达到改善其与聚合物的相容性。使用十八烷基二甲基叔胺(DMA)与对氯甲基化苯乙烯(CMS)进行反应合成了长链季铵盐(DMA-CMS),α-ZrP经甲胺预撑后再与DMA-CMS进行交换得到有机修饰磷酸锆(ZrP-DMA-CMS)。该有机化处理的磷酸锆再与聚苯乙烯(PS)熔融共混制得了PS/有机修饰磷酸锆纳米复合材料,并对其结构和性能进行了研究。XRD分析表明DMA-CMS修饰的磷酸锆相较α-ZrP,层间距离由0.8 nm扩大为4.0 nm,PS/有机修饰磷酸锆纳米复合材料相较ZrP-DMA-CMS,层间距则由4.0 nm进一步扩大到4.3 nm。力学分析表明,磷酸锆含量为1%时,PS/有机修饰磷酸锆纳米复合材料表现出较好的机械性能,拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率及冲击强度与纯聚苯乙烯比较分别提高了4%、21%、8%、43%。其后,采用相容剂增容的方法提高纳米复合材料的性能。合成聚苯乙烯氯甲基化季铵盐(CM-PSQAS)作为相容剂,将α-ZrP与聚丙烯(PP)熔融共混,合成了聚丙烯/α-ZrP纳米复合材料,并对其结构、热稳定性及力学性能进行了分析。XRD分析表明无机材料磷酸锆的加入对PP具有异相成核的作用,随着磷酸锆含量的增加,β晶型有增强的趋势。TGA分析表明PP/ZrP复合材料的热稳定性较纯PP有不同程度地提高,其中磷酸锆的含量为1%时,提高最为显著,相较纯PP,复合材料热降解温度提高了18%。复合材料热变形温度有所提高,但增幅不大。力学分析表明复合材料的拉伸强度、拉伸模量以及冲击强度随着磷酸锆含量的增加有逐步提高的趋势,其中磷酸锆含量为5%时增幅较大,分别提高了6.5%、39%、29%。最后,利用α-ZrP与尼龙6(PA6)本身结构的特性,选用α-ZrP与尼龙6直接熔融共混,得到不同含量磷酸锆的尼龙6纳米复合材料,对其结构进行了表征,并对热稳定性及力学性能进行了研究。XRD分析表明PA6/ZrP复合材料中磷酸锆的引入而增加了PA6中的γ晶型。热变形温度分析表明,相较纯PA6,复合材料热变形温度提高显著,其中磷酸锆含量为4%时最为显著,提高了133%。力学分析表明复合材料的拉伸强度及拉伸模量都得到了提高,其中磷酸锆含量为4%时提高显著,拉伸强度及拉伸模量分别提高了23%、111%。但断裂伸长率及冲击强度随着磷酸锆含量的增加呈下降的趋势。