纳米黏土:用途广泛的多功能复合物构造材料

纳米黏土是一种黏土材料,针对黏土纳米复合物应用进行了物是一种多功能材料系统,其中某些特性增强以满足特定应用需求。聚合物黏土纳米复合物是此类材料中研究比较多的。纳米黏土包换广泛的天然形成无机矿物质,其中板状蒙脱土最为常用。蒙脱土有~ 1 nm厚的硅铝层表面,被金属阳离子取代后,压缩成~ 10 µm的多层堆叠(图1a)。这些堆叠能在多聚物基质中分散形成多聚体-黏土纳米复合物(图1b)。在纳米复合物中,每一个单独的nm厚度黏土层被完全剥离分开形成板状的纳米颗粒,这些颗粒的宽高比大(nm × µm)。即使加入的纳米黏土少(重量%低),整个纳米复合物也包含界面聚合物,大多数聚合物链与黏土表面连接紧密。与纯聚合物相比,这极大地改变纳米复合物的特性(表1)。潜在优势可能包括机械强度增强,气体穿透性变弱,超好的阻燃性以及当分散的黏土板超过多聚体晶体化时呈现出的高透明度。1-4

Nanoclay原理图

图1:(a)nm厚蒙脱土黏土硅铝层图。(b)2%纳米黏土,Nanomer® I.34TCN — Nylon 6 TEM显微照片。图上表明完全分散后的黏土层变成了独立的板状纳米颗粒。

 

表1:聚合物黏土纳米复合物特性改善实例

 

材料

抗张强度

 (MPa)

拉伸模量

(MPa)

挠曲强度

(MPa)

挠曲模量

(MPa)

HDT* @264 psi (°C)

Nylon 6

对照

75 3140 114 3112 59

5% I.34TCN

复合物

80 4200 1142 4223
102

 

Sigma-Aldrich材料科学和 Nanocor Corporation合作推出一系列蒙脱土纳米黏土材料。为了使黏土能与疏水聚合物兼容,它们表面都带上了烷基铵阳离子。五种Nanomer® I黏土表面连接阳离子的化学特性各不相同。纳米黏土Nanomer® PGV(货号682659)的阳离子黏土层具有亲水性,能够在水性聚合物中扩散。纳米复合物的特性既取决于有机阳离子和聚合物链的化学性,也决定形成纳米复合物的黏土分散方式。2 根据聚合物的不同修饰和您可能需要的不同增强特性,我们提供如下表的纳米黏土的产品信息。下表还有产品应用信息表编号,这些信息表包含了如何生产该纳米复合物的建议。希望我们的建议能够帮到您。我们还希望目录中提供的纳米黏土能帮助您在令人充满期待的材料研究中探索出新的方法和应用。

 

产品信息

 

货号 产品名 应用/数据表编号 增强特性
682608

纳米黏土

Nanomer®I.28E

环氧树脂(酸酐固化) 加速固化,增强的模量和化学抗性
682616

纳米黏土

Nanomer®I.30E

环氧树脂(胺固化)聚亚安酯  加速固化,增强的模量和化学抗性
682624

纳米黏土

Nanomer®I.44P

聚丙烯,聚乙烯,乙烯醋酸乙烯酯 P801P804 增强的模量,气体透过性降低,阻燃性和化学抗性增强
682632

纳米黏土

Nanomer®I.31PS

和I.44P相同P801P804 和I.44P相同,但适合更高温应用
682640

纳米黏土

Nanomer®I.34TCN

聚酰胺(Nylon 6, Nylon 66) N605 增强的模量,气体透过性降低,阻燃性和化学抗性增强
682659

纳米黏土

Nanomer®PGV

亲水聚合物(比如聚乙烯醇) G105 增强处理和化学抗性
* Nanomer®黏土是 Nanocor Corporation产品


 参考文献

  1. Giannelis, E. P. Advanced Materials 19968, 29.
  2. Vaia, R. A.; Jandt, K.D.; Kramer, E.; Giannelis, E. P. Chem. Mater. 19968, 2628.
  3. LeBaron, P. C.; Wang, Z.; Pinnavaia, T. J. Applied Clay Science 199915, 11.
  4. Morgan, A. B. Material Matters 20072, 20.