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α-磷酸锆(α-Zr(HPO4)2·H2O,简写为α-ZrP)由于具有特殊的片层结构能够插入不同的功能性官能团,通过功能化改性在不同领域获得应用。而且α-ZrP由于片层表面具有亲水性P-OH基团已经成为带电聚合物改性的一种填充剂,为了将α-ZrP用作中性聚合物的填充剂,需要用偶联剂对其进行功能化改性,使其能够与聚合物基体产生较强的相互作用力,提高两者的相容性。本研究分别使用了带有双键(CH=CH)的乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)、带有巯基(SH)的γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH590)、带有环氧基团的1,2-环氧丙烷作为改性剂,对α-ZrP进行功能化改性。 α-ZrP层间距较小,只有7.6?,不利于直接插层改性,层间距需要进一步增大,预插层是一种有效的方法。正丙胺是一种常用的预插层改性剂。本文将正丙胺与α-ZrP按照三种质量比进行预插层改性,X-射线衍射仪(XRD)测试结果表明,当α-ZrP与正丙胺的质量比为1:0.157、1:0.25和1:0.5时,预插层之后α-ZrP的层间距分别增至9.9?、14.57?和16.9?。 为了获得P-O-Si,本文分别使用含硅氧官能团的VTMS和KH590对α-ZrP进行改性。VTMS插层进入α-ZrP后,其带有的硅氧基团能够与α-ZrP片层表面的P-OH发生,得到产物ZrP/silane-CH=CH。采用不同的测试手段对产物的结构和性能进行测试,主要包括X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、核磁共振波谱仪(NMR)MAS、分散性实验等。然后采用2MBT对制备的ZrP/silane-CH=CH进一步改性,2MBT中的-SH在紫外光照的条件下能够与ZrP/silane-CH=CH中CH=CH通过点击化学反应结合在一起。采用XRD、FT-IR、TGA、13C MAS NMR、分散性实验等对上述制备的ZrP/silane-CH-CH-MBT基本的结构和性能进行测试和表征。XRD测试结果表明添加2MBT后ZrP/silane-CH=CH的层间距增大,表明成功发生了点击化学反应。13C MAS NMR结果表明ZrP/silane-CH=CH中CH=CH的吸收峰消失,证明了上述结论。 另一方面,将KH590通过与VTMS相同的方法插入α-ZrP片层内部,FT-IR和TGA测试表明KH590不能插层进入α-ZrP。但是正丙胺预插层α-ZrP后可以得到不同层间距的产物,可以用于引入Ag+。加入AgNO3后,Ag+能够与α-ZrP电离出来的H+发生置换反应。XRD测试证明了Ag+与H+发生了置换反应,图中2.35?处的峰为Ag+TGA ZrP/Ag500 C14% Ag+后,α-ZrP的热稳定性能发生了变化。 为了获得P-O-C,采用1,2-环氧丙烷改性α-ZrP,1,2-环氧丙烷中的环氧基团能够直接或者通过预撑的方法与α-ZrP片层外部或内部的P-OH基团发生反应,从而产生P-O-C键。通过XRD、FT-IR、TGA、13C MAS NMR等对插层改性产物的结构和性能进行表征和测试。FT-IR表明产物中形成了P-O-C键,13C MASNMR进一步证明了上述结论,图中在63 ppm,69.9 ppm, and77.8 ppm处出现了三个碳原子的吸收峰,这是由于1,2-环氧丙烷中的环氧基团与α-ZrP发生开环反应导致的。