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三聚氰胺-甲醛树脂(Melamine-Formaldehyde resin,MF resin)是一种重要的氨基树脂,因其具有优异的综合性能而被广泛的应用于模塑材料、粘合剂、层压材料等多个领域,但是关于三聚氰胺-甲醛树脂/黏土纳米复合材料的报道并不多,本论文采用水溶液原位聚合法制备出了一系列三聚氰胺-甲醛/黏土纳米复合材料,并首次得到了剥离型三聚氰胺-甲醛/黏土纳米复合材料。就三聚氰胺-甲醛树脂/黏土纳米复合材料的制备、性能,以及黏土对于树脂缩聚反应的影响展开深入的研究,同时还探讨了三聚氰胺-甲醛树脂/黏土纳米复合材料在微胶囊包覆材料方面的应用,研究主要从以下几个方面着手:
1.采用钠基蒙脱石、尿素改性蒙脱石、双羟甲基三聚氰胺改性蒙脱石、十八烷基二乙醇胺改性蒙脱石、双十八烷基二甲基氯化铵改性蒙脱石和酸性蒙脱石,利用水溶液原位聚合法制备出了三聚氰胺-甲醛/黏土纳米复合材料,研究了纳米复合材料的分散性能、热性能、耐化学溶剂腐蚀性以及甲醛残留量,测试表明得到的均为插层型纳米复合材料,采用十八烷基二乙醇胺处理的黏土在三聚氰胺-甲醛树脂基体中的分散较好,采用有机蒙脱石和酸化蒙脱石可以制备出具有较高热稳定性、较低甲醛残留量和较强耐化学溶剂腐蚀性的纳米复合材料;采用Raman光谱研究了纳米复合材料的转化率,结果表明钠基蒙脱石对三聚氰胺-甲醛树脂的反应具有阻聚作用,而有机蒙脱石和酸化蒙脱石可以催化三聚氰胺-甲醛树脂的固化反应。
2.针对黏土影响三聚氰胺-甲醛树脂缩聚反应的现象进行了深入研究,选择了具有不同酸性的钠基黏土制备出了四种纳米复合材料。研究发现钠基黏土的层间钠离子所表现的宏观碱性是影响三聚氰胺-甲醛树脂缩聚反应的关键因素;同时还发现不同产地的黏土得到的纳米复合材料形貌差异较大,黏土表面酸性是影响纳米复合材料分散性能的主要原因,酸性点含量较多的黏土只能得到插层型结构的纳米复合材料,而酸性点含量较少的黏土得到的是剥离型纳米复合材料。这主要是由于黏土片层边缘酸性点催化三聚氰胺-甲醛树脂预聚体的交联反应造成的。我们将这种现象称为黏土酸性点的“胶水”效应。
3.采用三聚氰胺-甲醛树脂/黏土纳米复合材料对红磷颗粒进行了微胶囊包覆实验,研究发现胶囊包覆层中含有4wt%的黏土即可使红磷粒子的吸湿率下降84%、着火点提高110℃,且微胶囊包覆红磷的稳定性随着胶囊层中黏土含量的增加而升高。对红磷微胶囊进行形貌观察发现黏土的加入可以有效控制微胶囊的粒径,避免微胶囊粒子之间的粘结,首次发现了黏土在三聚氰胺-甲醛树脂微胶囊包覆过程中具有与表面活性剂类似的稳定性作用。