【摘 要】
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聚乳酸是一种绿色可生物降解的环保材料,但其热稳定性和气体阻隔性较差,在聚乳酸基体中添加层状硅酸盐矿物能够显著提高聚乳酸的热性能、气体阻隔性以及力学性能。因此对层状
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聚乳酸是一种绿色可生物降解的环保材料,但其热稳定性和气体阻隔性较差,在聚乳酸基体中添加层状硅酸盐矿物能够显著提高聚乳酸的热性能、气体阻隔性以及力学性能。因此对层状硅酸盐进行有机化改性以增强层状硅酸盐与聚乳酸的相容性来制备聚乳酸/层状硅酸盐纳米复合材料是聚乳酸工业化应用的关键。Gemini季铵盐型表面活性剂特有的双季铵阳离子使其具备与带负电的硅酸盐层板更强的相互作用力,同时其双疏水尾链与有机高分子具有更好的相容性,因此是一种非常有潜力的聚乳酸/层状硅酸盐复合材料的有机改性剂。本文首先选取四种烷基胺和五种溴代烃进行取代反应,分别合成了联接基团为2、6和12个碳,疏水链链长为8、12和16个碳的9种双官能团Gemini季铵盐表面活性剂,经多步重结晶提纯后用核磁共振检测,证实合成了纯净的9种Gemini目标表面活性剂。其次本文利用9种Gemini表面活性剂对提纯后的钠基蒙脱石进行有机化改性,并用溶液插层法制备了系列聚乳酸/蒙脱石纳米复合材料。对改性蒙脱石以及聚乳酸/蒙脱石纳米复合材料进行XRD、TG和TEM测试与表征,着重研究不同联接基团和疏水链的Gemini表面活性剂对改性蒙脱石以及其在聚乳酸基体中的排列结构、分散状态以及聚乳酸/蒙脱石纳米复合材料的热性能的影响。研究表明9种Gemini表面活性剂改性后蒙脱石的层间距都有所增大,说明蒙脱石在聚乳酸基体中分散良好,形成插层与剥离共存的结构,聚乳酸/蒙脱石纳米复合材料的热稳定性比纯聚乳酸有所提高,不同Gemini表面活性剂改性蒙脱石层间距以及其纳米复合材料的热稳定性都不相同,根据联接基团和疏水链长度的不同而有不同的规律,其中Gemini16-2-16改性的蒙脱石及其纳米复合材料性能最好。最后,本文利用9种Gemini表面活性剂对活化的绢云母进行有机化改性,并用溶液插层法制备聚乳酸/绢云母纳米复合材料。经XRD、TG测试发现不同Gemini表面活性剂改性绢云母的层间距都有所增大,聚乳酸/绢云母纳米复合材料的热稳定性都有提高,且受到Gemini表面活性剂的联接基团和疏水链链长的共同影响,其中PLA/Gemini12-6-12改性的绢云母及其纳米复合材料性能最好。
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