图解聚乳酸(176)蒙脱土的结构
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聚乳酸改性 |
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纳米蒙脱土可以作为聚乳酸的改性剂对聚乳酸材料的某些性能进行改善,聚乳酸/蒙脱土复合材料是一种常见的可降解生物基复合材料。
蒙脱土属于2:1型层状硅酸盐,结构式如下图,片厚约为1nm,宽为250-500nm,层间距为2.07nm;它由两层Si-O四面体中间夹一层Al-O八面体组成三明治状层状硅酸盐结构,层内有Na+、K+、Ca2+、Mg2+等可交换的阳离子。

利用阳离子交换法将蒙脱土层间的金属阳离子置换成有机阳离子,片层层间距由1nm增大到3nm左右,有利于高分子的插层或剥离;同时可使蒙脱土纳米片层表面由亲水性/极性转变为疏水性/非极性,提高与聚乳酸的相容性。较为有效的插层剂为含氢硅油和烷基季铵盐,可用它们对蒙脱土进行有机化改性,插层剂对蒙脱土的层间距和热稳定性都有改善。
蒙脱土拥有许多活性基团,可以增强与聚乳酸的结合力,提高力学强度;微观片层结构对提高材料的阻隔性能和结晶性能大有裨益;纳米片层分散性好,可以改善材料的加工性能。
根据蒙脱土片层在聚乳酸中的存在状态不同,可分为插层型、插层絮凝型(部分插层、部分剥离)和剥离型,如下图:
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