凹凸棒石與埃洛石表面功能化及其復合材料性能研究.pdf

1、凹凸棒石是一種具有纖維狀或棒狀結構的富鎂含水硅酸鹽粘土礦物，埃洛石是一種具有中空管狀結構的富鋁含水硅酸鹽粘土礦物，兩者同屬天然一維納米材料。由于它們儲量豐富、價格低廉、獨特的晶體結構和物化特性，因此常作為理想的催化劑載體、模板劑、吸附劑和補強劑等而被廣泛地研究。本論文首先根據(jù)凹凸棒石晶體結構特性對其進行表面功能化改性，制備凹凸棒石基復合材料，并對其潛在的應用性能進行評價;然后以埃洛石為研究對象，制備了導電聚合物復合納米管以及方鈉石空心納

2、米球，并分別研究了其性能。主要研究內(nèi)容和結論概括如下:
　　1.利用凹凸棒石的多孔性和一維晶體結構特性，以有效改善脲醛樹脂的整體應用性能。研究了凹凸棒石經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑γ-脲丙基三乙氧基硅烷表面改性前后對脲醛樹脂復合材料中游離甲醛含量和剪切強度等性能的影響，確定了改性凹凸棒石的合適用量。結果表明，硅烷偶聯(lián)劑以化學鍵的形式結合于凹凸棒石表面。改性凹凸棒石合適的用量為純甲醛和尿素總質量的9％，在此條件下所制備的凹凸棒石/脲醛樹脂復合材料的

3、游離甲醛含量降至1％以下，與純脲醛樹脂相比，改性凹凸棒石/脲醛樹脂復合材料的剪切強度提高了一倍，其耐熱性和交聯(lián)度也有所提高。
　　2.以改性凹凸棒石為核，通過原位化學氧化聚合法制備了核-殼結構的凹凸棒石/聚噻吩復合材料，并對其進行碘摻雜制備多孔凹凸棒石/聚噻吩導電復合材料。結果表明，碘離子(I3-或I5-)摻雜到了聚噻吩分子鏈中，并且極大地提高了凹凸棒石/聚噻吩復合材料的導電性能，體積電阻率由4.89×106Ω·cm變?yōu)?.44×

4、102Ω·cm。碘摻雜后凹凸棒石/聚噻吩復合材料中的凹凸棒石晶體結構遭到破壞，從而形成多孔凹凸棒石/聚噻吩復合材料，其BET比表面積，BJH平均孔徑和BJH累積孔容變大。
　　3.考察了酸化條件下凹凸棒石表面羥基的數(shù)量變化及其氨基改性凹凸棒石對凹凸棒石/聚吡咯復合材料形貌與性能之間的變化關系。結果表明，凹凸棒石表面活性基團濃度對凹凸棒石/聚吡咯復合材料的形貌有重要影響。改性未酸化凹凸棒石易形成棒-球狀凹凸棒石/聚吡咯復合材料，而改

5、性酸化凹凸棒石則易形成核殼結構的棒-膜狀的凹凸棒石/聚吡咯復合材料。與凹凸棒石/聚苯胺和凹凸棒石/聚噻吩導電復合材料相比，棒-膜狀凹凸棒石/聚吡咯復合材料導電性能更優(yōu)異，并且能在丙烯酸涂層中形成空間網(wǎng)絡結構。與近球狀聚吡咯相比，在用量相對較少的條件下能夠達到相同的表面電阻率，同時能提高涂層的力學性能。
　　4.以埃洛石為模板，通過層層自組裝方法制備了埃洛石-聚苯胺-聚吡咯復合材料;最后在去除埃洛石硬模板的同時對埃洛石-聚苯胺-聚吡

6、咯復合材料進行了二次摻雜，制備了聚苯胺-聚吡咯二元復合納米管。結果表明，聚苯胺-聚吡咯二元復合納米管比埃洛石-聚苯胺-聚吡咯復合納米材料具有較低的電化學阻抗和優(yōu)良的電化學電容行為。
　　5.以埃洛石為硅鋁源，采用一步無模板法水熱合成了介孔方鈉石納米空心球，并進一步研究了產(chǎn)物晶相轉變過程及方鈉石納米空心球藥物緩釋行為。結果表明，制備得到介孔方鈉石納米空心球內(nèi)孔直徑約18nm。隨著反應時間的延長，水熱產(chǎn)物由納米方鈉石向微米級霞石轉變。