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聚合物/蒙脱土纳米复合材料是一种性能优异、具有广泛应用前景的新型复合材料。本文通过对不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的研究,一方面可提高材料的各项性能,另一方面可为热固性树脂基纳米复合材料的研制开发提供指导,具有一定的理论意义和较强的实际应用价值。 采用了不同的有机胺和铵盐与不饱和有机胺的混合物作为插层剂对蒙脱土进行有机化处理,制备有机蒙脱土。 采用原位插层复合法,制备不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料。通过TGA、XRD和TEM等手段表征不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的微观结构,确定为插层型纳米复合材料。 研究了不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的力学性能、热性能和摩擦性能。有机蒙脱土对不饱和聚酯具有增强增韧作用。在有机蒙脱土加入量在1wt%左右时,复合材料的拉伸强度提高了约20%,抗冲击强度提高约1倍。复合材料的热稳定性有所提高,且在有机蒙脱土加入量为1wt%时,热变形温度比纯不饱和聚酯(75.8℃)高17.6℃。有机蒙脱土的加入使纳米复合材料的耐磨性能迅速提高。在蒙脱土的含量为2wt%时,其磨损量为纯不饱和聚酯的1/10。并通过SEM照片分析确定纯不饱和聚酯的磨损为疲劳剥离和擦伤形式,复合材料为磨料磨损和粘着磨损。 FT-IR的结果表明有机蒙脱土的加入对不饱和聚酯树脂的固化反应有一定的阻聚作用。采用非等温DSC法计算出的含有机蒙脱土1wt%的不饱和聚酯树脂的表观反应活化能和固化温度高于不饱和聚酯树脂,但反应级数基本没有变化,说明加入有机蒙脱土使树脂的固化反应难度增大。 研究了氮气气氛下不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的热分解动力学,用Freeman-Carroll法确定了复合材料的反应级数n和表观反应活化能E。结果表明,复合材料的反应级数和表观反应活化能均高于纯不饱和聚酯,揭示了不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的热稳定性提高的热分解动力学机理。