近年来,有机-无机纳米复合材料作为材料科学领域中的一枝新秀,已引起人们的广泛关注,这类材料具有有机和无机材料的特点,并通过两者之间的耦合产生出许多优异的性能,有着广阔的应用前景。 插层聚合是制备高性能有机-无机纳米复合材料的一种新方法,也是当前材料科学领域的研究热点。本文通过原位插层法制备了聚丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料,通过插层结构和复合材料性能的对比,得出一系列有意义的结论。 在本论文中,我们的工作主要包括以下三方面内容: 1.蒙脱土的吸附行为及吸附动力学研究 以钠基蒙脱土为吸附材料,对不同初始浓度的十六烷基三甲基溴化铵溶液进行吸附规律研究。结果显示,室温下蒙脱土对十六烷基三甲基溴化铵的吸附符合Freundlich等温吸附经验式。针对不同初始浓度下吸附时间与溶液浓度的关系,用微分法确定反应的级数;在不同温度下对初始浓度为0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液进行吸附,确定各温度下的反应速率常数,由速率常数与温度的关系,结合Arrhenius方程可得出反应的活化能。研究结果表明,蒙脱土对十六烷基三甲基溴化铵吸附反应符合三级反应动力学特征;其速率方程C=C₀ e^-kt,速率常数k=5.71×10^-6e^-Ea/RT,活化能E_a=-8.018KJ/mol。 2.蒙脱土的改性制备及表征 用不同的插层剂对蒙脱土进行改性处理,通过X-射线衍射（XRD）、红外分析（FT-IR）比较了处理前后蒙脱土结构的变化。结果表明有机分子经离子交换作用插层到蒙脱土层间而使层间距增大,不同插层剂对蒙脱土结构的影响不同,对季铵盐类插层剂来说,改性后蒙脱土的层间距随插层剂中烷基碳链长度的增加而增大。 3.聚丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料的制备、结构表征及性能研究 通过单体原位插层聚合方法制备了聚丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料。XRD分析复合材料的微相结构,热失重（TGA）和差热（DTA）分析了复合材料热稳定性能的变化。结果表明,蒙脱土片层以纳米尺度均匀分散在聚合物基体中,并且两相间形成了强的相互作用,因而其热稳定性得到增强。