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蒙脱土常用7大类有机改性剂
来源:中国粉体技术网    更新时间:2022-05-26 15:35:20    浏览次数:
 
  蒙脱土(MMT)是一种储量巨大且廉价的天然矿物资源,具有独特的片层结构,是增强聚合物材料性能的一种高性价比填料。
  
  当MMT在聚合物基体中实现良好分散时,能够明显提高聚合物材料的力学性能、气密性能、热稳定性能和阻燃性能等。但因其表面的亲水性,导致与聚合物相容性差,难以实现良好分散,因此,必须对其进行有机化改性。
  
  目前,蒙脱石常用有机改性剂主要有以下几种:
 
蒙脱土常用7大类有机改性剂   
  
  1、阳离子表面活性剂
  
  阳离子表面活性剂是改性MMT最常用且使用最多的一类有机改性剂,其改性机理为:阳离子表面活性剂通过与MMT层间的阳离子进行离子交换,使得阳离子表面活性剂能够顺利进入MMT层间,使MMT由疏油性变成亲油性,且增大了MMT的层间距,有利于聚合物链进一步的插层。
  
  (1)有机季铵盐
  有机季铵盐是MMT有机改性中最常用的阳离子表面活性剂。由于有机季铵盐本身体积较大,进入MMT层间后,可以有效增大层间距,使层间距增大,从而有利于进一步的插层反应。
  
  烷基季铵盐碳链长度和形状对层间距和烷基链在层间排列方式均具有一定程度的影响。通常,在一定范围内,随着烷基分子链长度的增加,层间距增加。烷基季铵盐分子的阳离基团优先与片层表面吸附,而烷基链尾部则向外辐射形成不同排列方式。所用烷基链的长度和浓度决定其排列方式,且排列方式具有多样性,一般认为主要有三种:平行单层和平行双层、假三层、倾斜结构。
  
  (2)有机季鏻盐
  
  常用的有机季铵盐存在热稳定性差的缺点,但在制备OMMT/MMT纳米复合材料时,通常需要升高温度,如果加工温度接近表面活性剂的分解温度,则会发生分解,从而破坏填料与聚合物之间的界面。相比于季铵盐,季鏻盐改性的MMT表现出更加优异的热稳定性。
  
  (3)有机咪唑盐
  与有机季鏻盐一样,有机咪唑盐亦可以提高MMT的热稳定性。
  
  2、阴离子表面活性剂
  
  阴离子表面活性剂可以与MMT发生离子偶极作用,使得分子可以覆载甚至插层至MMT层间,从而对MMT进行有效的有机改性。
  
  3、非离子表面活性剂
  
  非离子型表面活性剂对MMT具有较强的吸附作用,且化学和热稳定性高,具有毒性低和潜在的生物降解性等优点,因此也受到MMT改性研究者的青睐。其吸附驱动力一般认为有两种:(1)吸附过程是熵增过程;(2)MMT层间与层外的非离子型表面活性剂浓度存在差异。
  
  4、两性表面活性剂
  
  两性表面活性剂对改性MMT的结构和性能的影响研究较少,到目前为止,这种OMMT的插层机理仍没有明确的定论。
  
  5、偶联剂
  偶联剂含有能与MMT表面羟基反应的官能团,因此偶联剂能够与MMT表面实现共价键的结合。
  此外,偶联剂至少还包含另外一个官能团,能够实现与聚合物基体很好的界面结合,从而增强聚合物性能。
  
  6、可聚合单体
  
  可形成聚合物的单体通常用作对OMMT的进一步插层改性,将单体引入至OMMT层间,在层间引发单体进行原位聚合,制得聚合物纳米复合材料,从而进一步提高复合材料的性能。
  
  7、复配改性剂
  复配改性剂通常指同时使用两种或以上的有机改性剂对MMT进行改性,期望能够提高MMT复合材料的的各项性能。
  
  资料来源:《黄志博,石艳,吴晓辉.蒙脱土有机改性研究进展[J].高分子通报,2021(10):1-10》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
 
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