通用硅酸盐水泥的特性及应用(完整版)实用资料

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通用硅酸盐水泥的特性及应用通用硅酸盐水泥的特性及应用（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）教学目标：知识目标：理解通用硅酸盐水泥的特性和使用条件技能目标：能正确选用通用硅酸盐水泥情感目标：培养学生的实践能力开始教学设计：开始通用硅酸盐水泥的特性及应用通用硅酸盐水泥的特性及应用线上学习线上课件通用硅酸盐水泥的特性及应用通用硅酸盐水泥的特性及应用线上学习线上课件不同混凝土工程水泥选型练习线下任务线下任务不同混凝土工程水泥选型练习线下任务线下任务不同混凝土工程水泥选型练习线下点评线下点评结束结束教学内容：1.硅酸盐水泥（P）：(1)凝结硬化快、强度高，适用于早期强度要求高、重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程。(2)抗冻性、耐磨性好，适用于冬期施工以及严寒地区遭受反复冻融作用的混凝土工程。(3)水化热大，不适用于大体积混凝土工程。(4)耐腐蚀性能较差，不适用于受软水、海水及其他腐蚀性介质作用的混凝土工程。(5)耐热性差。2.普通硅酸盐水泥（P·O）：同硅酸盐水泥相近。3.矿渣硅酸盐水泥（P·S）、火山灰质硅酸盐水泥（P·P）、粉煤灰硅酸盐水泥（P·F）（1）共性：1)凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展较快。不适用于早期强度要求较高的混凝土工程。2)水化热低。适用于大体积混凝土工程。3)耐腐蚀性能好。4)抗冻性差，不适用于有抗冻要求的混凝土工程。5)抗碳化能力较差。不适用于二氧化碳浓度较高的环境。6)温度敏感性强，适合蒸汽养护。（2）个性：1）矿渣水泥：耐热性较好。适用于有耐热要求的混凝土结构工程。2）火山灰质水泥：较高的抗渗性和耐水性。不适用于长期处于干燥环境和水位变化范围内的混凝土工程以及有耐磨要求的混凝土工程。3）粉煤灰水泥：干缩性比较小，抗裂性能好。分厂适用于有抗裂性能要求的混凝土工程；不适用于有耐磨要求的、长期处于干燥环境和水位变化范围内的混凝土工程。4.复合硅酸盐水泥协同效应可使P·C水泥具有比P·S、P·P、P·F水泥更优的性能。具体性能取决于混合材料的掺入品种和数量。通用水泥各类型袋装示意图如3-11所示。图3-11通用水泥各类型袋装示意图教学考核：1、硅酸盐水泥的下列性质和应用中何者不正确？（）A、强度等级高，常用于重要结构B、含有较多的氢氧化钙，不易用于有水压作用的工程C、凝结硬化快，抗冻性好，适用于冬季施工D、水化时放热大，宜用于大体积混凝土工程2、建造高温车间和耐热要求的混凝土构件，宜选用（）。A、硅酸盐水泥B、普通水泥C、矿渣水泥D、火山灰水泥3、火山灰水泥（）用于受硫酸盐介质侵蚀的工程。A、可以B、不可以D、适宜中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布2021-06-01实施2007-11-09发布通用硅酸盐水泥CommonPortlandCement中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布2021-06-01实施2007-11-09发布通用硅酸盐水泥CommonPortlandCementGB175—2007代替GB175-1999，GB1344-1999，GB12958-1999中华人民共和国国家标准ICSQ11前言本标准第7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3、8.4为强制性条款，其余为推荐性条款。本标准与欧洲水泥标准ENV197-1:2000《通用波特兰水泥》的一致性程度为非等效。本标准自实施之日起代替GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥》、GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》三个标准。与GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999相比，本标准主要变化如下：——全文强制改为条文强制（本版前言）；——增加了通用硅酸盐水泥的定义（本版第3章）；——将各品种水泥的定义取消（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第3章）；——将组分与材料合并为一章（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第4章，本版第5章）；——普通硅酸盐水泥中“掺活性混合材料时，最大掺量不超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替”改为“活性混合材料掺加量为>5%且≤20%，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合本标准第5.2.5条的窑灰代替”（原版GB175-1999中第3.2条,本版第5.1条）；——将矿渣硅酸盐水泥中矿渣掺加量由“20%～70%”改为“>20%且≤70%”，并分为A型和B型。A型矿渣掺量>20%且≤50%，代号P.S.A；B型矿渣掺量>50%且≤（原版GB1344-1999中第3.1条,本版第5.1条）；——将火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质混合材料掺量由“20%～50%”改为“>20%且≤40%”（原版GB1344-1999中第3.2条，本版第5.1条）；——将复合硅酸盐水泥中混合材料总掺加量由“应大于15%，但不超过50%”改为“>20%且≤50%”（原版GB12958-1999中第3章，本版第5.1条）；——材料中增加了粒化高炉矿渣粉(本版第5.2.3、5.2.4条)；——取消了复合硅酸盐水泥中允许掺加粒化精炼铬铁渣、粒化增钙液态渣、粒化碳素铬铁渣、粒化高炉钛矿渣等混合材料以及符合附录A新开辟的混合材料，并将附录A取消（原版GB12958-1999中第4.2、4.3条和附录A）；——增加了M类混合石膏，取消了A类硬石膏（原版GB175-1999、GB1344-1999和GB12958-1999中第3章,本版第条）；——助磨剂允许掺量由“不超过水泥质量的1%”改为“不超过水泥质量的0.5%”（原版GB175-1999、GB1344-1999和GB12958-1999中第4.5条，本版第5.2.6条）；——普通水泥强度等级中取消了32.5和32.5R（原版GB175-1999中第5章，本版第6章）；——将矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中“熟料中的氧化镁含量”改为“水泥中的氧化镁含量”，其中要求P.S.A型、P.P型、P.F型、P.C型水泥中的氧化镁含量不大于6.0%，并加注b说明‘如果水泥中氧化镁含量大于6.0%时，应进行水泥压蒸试验并合格’；P.S.B型无要求。(原版GB1344-1999和GB12958-1999中第6.1条，本版第7.1条)；——增加了氯离子限量的要求，即水泥中氯离子含量不大于0.06%（本版第7.1条）；——将各强度等级的普通硅酸盐水泥的强度指标改为和硅酸盐水泥一致，将各强度等级复合硅酸盐水泥的强度指标改为和矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥一致（原版GB12958-1999中第6.6条，本版第7.3.3条）；——增加了45μm方孔筛筛余不大于30%作为选择性指标（本版第7.3.4条）；——增加了选择水泥组分试验方法的原则和定期校核要求（本版第8.1条）；——将“按0.50水灰比和胶砂流动度不小于180mm来确定用水量”的规定的适用水泥品种扩大为火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥（原版GB1344-1999第7.5条，本版第8.5条）；——编号与取样中增加了年生产能力“200×104t以上”的级别，即：200×104t以上，不超过4000t为一个编号；将“120万吨以上，不超过1200吨为一个编号”改为“120×104t～200×104t，不超过2400t为一个编号”（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第8.1条，本版第9.1条）；——将“出厂水泥应保证出厂强度等级，其余技术要求应符合本标准有关要求”改为“经确认水泥各项技术指标及包装质量符合要求时方可出厂”（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第8.2条，本版第9.2条）；——增加了出厂检验项目(本版第9.3条)；——取消了废品判定（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第9.3条）；——不合格品判定中取消了细度和混合材料掺加量的规定，将判定规则改为“检验结果符合本标准7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3条技术要求为合格品。检验结果不符合本标准7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3条中任何一项技术要求为不合格品。（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第8.3.2条，本版第9.4.1、9.4.2条）；——检验报告中增加了“合同约定的其他技术要求”（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第8.4条，本版第9.5条）；——交货与验收中增加了“安定性仲裁检验时，应在取样之日起10d以内完成”（本版第9.6.2条）；——包装标志中将“且应不少于标志质量的98%”改为“且应不少于标志质量的99%”（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第9.1条，本版第10.1条）；——包装标志中将“火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥包装袋的两侧印刷采用黑色”改为“火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥包装袋的两侧印刷采用黑色或蓝色”（原版GB1344-1999、GB12958-1999中第9.2条，本版第10.2条）。本标准由中国建筑材料工业协会提出。本标准由全国水泥标准化技术委员会(SAC/TC184)归口。本标准主要起草单位：中国建筑材料科学研究总院本标准参加起草单位：唐山冀东水泥股份、福建水泥股份、山东丛林集团、都江堰拉法基水泥、云南国资水泥红河、云南国资水泥昆明、合肥水泥设计院、广东省建筑科学研究院、山东省水泥质量监督检验站、上海市建筑科学研究院、建筑材料工业技术情报研究所、冠鲁集团山东万利水泥、唐山隆丰水泥本标准主要起草人：颜碧兰、江丽珍、肖忠明、刘晨、张秋英、陈萍、霍春明、席劲松、宋立春、王昕、郭俊萍本标准所代替标准的历次版本情况为-GB175-1956、GB175-1962、GB175-1977、GB175-1985、GB175-1992、GB175-1999；-GB1344-1956、GB1344-1962、GB1344-1977、GB1344-1985、GB1344-1992、GB1344-1999；-GB12958-1981、GB12958-1991、GB12958-1999。通用硅酸盐水泥范围本标准规定了通用硅酸盐水泥的定义与分类、组分与材料、强度等级、技术要求、试验方法、检验规则和包装、标志、运输与贮存等。本标准适用于通用硅酸盐水泥。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T176水泥化学分析方法（GB/T176-1996，eqvISO680:1990）GB/T203用于水泥中的粒化高炉矿渣GB/T750水泥压蒸安定性试验方法GB/T1345水泥细度检验方法（筛析法）GB/T1346水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法(GB/T1346-2001，eqvISO9597:1989)GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T2419水泥胶砂流动度测定方法GB/T2847用于水泥中的火山灰质混合材料GB/T5483石膏和硬石膏GB/T8074水泥比表面积测定方法(勃氏法)GB9774水泥包装袋GB12573水泥取样方法GB/T12960水泥组分的定量测定GB/T17671水泥胶砂强度检验方法（ISO法）(GB/T17671-1999，idtISO679:1989)GB/T18046用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉JC/T420水泥原料中氯离子的化学分析方法JC/T667水泥助磨剂JC/T742掺入水泥中的回转窑窑灰定义与分类下列术语和定义适用于本标准。通用硅酸盐水泥CommonPortlandCement以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。4分类本标准规定的通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。各品种的组分和代号应符合5.1的规定。组分与材料5.1组分通用硅酸盐水泥的组分应符合表1的规定。表1%品种代号组分熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P·I100----P·Ⅱ≥95≤5---≥95---≤5普通硅酸盐水泥P·O≥80且<95>5且≤20a-矿渣硅酸盐水泥P·S·A≥50且<80>20且≤50b---P·S·B≥30且<50>50且≤70b---火山灰质硅酸盐水泥P·P≥60且<80->20且≤40c--粉煤灰硅酸盐水泥P·F≥60且<80-->20且≤40d-复合硅酸盐水泥P·C≥50且<80>20且≤50ea本组分材料为符合本标准5.2.3的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准5.2.4的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合本标准5.2.5的窑灰代替。b本组分材料为符合GB/T203或GB/T18046的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第5.2.3条的活性混合材料或符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料或符合本标准第5.2.5条的窑灰中的任一种材料代替。c本组分材料为符合GB/T2847的活性混合材料。d本组分材料为符合GB/T1596的活性混合材料。e本组分材料为由两种（含）以上符合本标准第5.2.3条的活性混合材料或/和符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料组成，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第5.2.5条的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。5.2材料5.2.1硅酸盐水泥熟料由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。5.2.2石膏天然石膏：应符合GB/T5483中规定的G类或M类二级（含）以上的石膏或混合石膏。工业副产石膏：以硫酸钙为主要成分的工业副产物。采用前应经过试验证明对水泥性能无害。5.2.3活性混合材料符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。5.2.4非活性混合材料活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量应不大于2.5%。窑灰符合JC/T742的规定。5.2.6助磨剂水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不大于水泥质量的0.5%，助磨剂应符合JC/T667的规定。强度等级6.1硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。6.2普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。6.3矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。技术要求7.1化学指标化学指标应符合表2规定。表2%品种代号不溶物（质量分数）烧失量（质量分数）三氧化硫（质量分数）氧化镁（质量分数）氯离子（质量分数）硅酸盐水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0a≤0.06cP·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸盐水泥P·O-≤5.0矿渣硅酸盐水泥P·S·A--≤4.0≤6.0bP·S·B---火山灰质硅酸盐水泥P·P--≤3.5≤6.0b粉煤灰硅酸盐水泥P·F--复合硅酸盐水泥P·C--a如果水泥压蒸试验合格，则水泥中氧化镁的含量（质量分数）允许放宽至6.0%。b如果水泥中氧化镁的含量（质量分数）大于6.0%时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。c当有更低要求时，该指标由买卖双方协商确定。7.2碱含量（选择性指标）水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。7.3物理指标7.3.1凝结时间硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。7.3.2安定性沸煮法合格。7.3.3强度不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同各龄期的强度应符合表3的规定。表3单位为兆帕品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5普通硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.532.5R≥15.0≥3.542.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥细度（选择性指标）硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。试验方法8.1组分由生产者按GB/T12960或选择准确度更高的方法进行。在正常生产情况下，生产者应至少每月对水泥组分进行校核，年平均值应符合本标准第5.1条的规定，单次检验值应不超过本标准规定最大限量的2%。为保证组分测定结果的准确性，生产者应采用适当的生产程序和适宜的方法对所选方法的可靠性进行验证，并将经验证的方法形成文件。不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫和碱含量按GB/T176进行试验。8.3压蒸安定性按GB/T750进行试验。8.4氯离子按JC/T420进行试验。8.5标准稠度用水量、凝结时间和安定性按GB/T1346进行试验。8.6强度按GB/T17671进行试验。但火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥在进行胶砂强度检验时，其用水量按0.50水灰比和胶砂流动度不小于180mm来确定。当流动度小于180mm时，须以0.01的整倍数递增的方法将水灰比调整至胶砂流动度不小于180mm。胶砂流动度试验按GB/T2419进行，其中胶砂制备按GB/T17671进行。8.7比表面积按GB/T8074进行试验。8.880μm和45μm筛余按GB/T1345进行试验。9检验规则9.1编号及取样水泥出厂前按同品种、同强度等级编号和取样。袋装水泥和散装水泥应分别进行编号和取样。每一编号为一取样单位。水泥出厂编号按年生产能力规定为：200×104t以上，不超过4000t为一编号；120×104t～200×104t，不超过2400t为一编号；60×104t～120×104t，不超过1000t为一编号；30×104t～60×104t，不超过600t为一编号；10×104t～30×104t，不超过400t为一编号；10×104t以下，不超过200t为一编号。取样方法按GB12573进行。可连续取，亦可从20个以上不同部位取等量样品，总量至少12kg。当散装水泥运输工具的容量超过该厂规定出厂编号吨数时，允许该编号的数量超过取样规定吨数。9.2水泥出厂经确认水泥各项技术指标及包装质量符合要求时方可出厂。9.3出厂检验出厂检验项目为7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3条。9.4判定规则9.4.1检验结果符合本标准7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3条为合格品。9.4.2检验结果不符合本标准7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3条中的任何一项技术要求为不合格品。9.5检验报告检验报告内容应包括出厂检验项目、细度、混合材料品种和掺加量、石膏和助磨剂的品种及掺加量、属旋窑或立窑生产及合同约定的其他技术要求。当用户需要时，生产者应在水泥发出之日起7d内寄发除28d强度以外的各项检验结果，32d内补报28d强度的检验结果。9.6交货与验收9.6.1交货时水泥的质量验收可抽取实物试样以其检验结果为依据，也可以生产者同编号水泥的检验报告为依据。采取何种方法验收由买卖双方商定，并在合同或协议中注明。卖方有告知买方验收方法的责任。当无书面合同或协议，或未在合同、协议中注明验收方法的，卖方应在发货票上注明“以本厂同编号水泥的检验报告为验收依据”字样。9.6.2以抽取实物试样的检验结果为验收依据时，买卖双方应在发货前或交货地共同取样和签封。取样方法按GB12573进行，取样数量为20kg，缩分为二等份。一份由卖方保存40d，一份由买方按本标准规定的项目和方法进行检验。在40d以内，买方检验认为产品质量不符合本标准要求，而卖方又有异议时，则双方应将卖方保存的另一份试样送省级或省级以上国家认可的水泥质量监督检验机构进行仲裁检验。水泥安定性仲裁检验时，应在取样之日起10d以内完成。9.6.3以生产者同编号水泥的检验报告为验收依据时，在发货前或交货时买方在同编号水泥中取样，双方共同签封后由卖方保存90d，或认可卖方自行取样、签封并保存90d的同编号水泥的封存样。在90d内，买方对水泥质量有疑问时，则买卖双方应将共同认可的试样送省级或省级以上国家认可的水泥质量监督检验机构进行仲裁检验。10.包装、标志、运输与贮存10.1包装水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量（含包装袋）应不少于1000kg。其它包装形式由供需双方协商确定，但有关袋装质量要求，应符合上述规定。水泥包装袋应符合GB9774的规定。10.2标志水泥包装袋上应清楚标明：执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志（QS）及编号、出厂编号、包装日期、净含量。包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色；火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。10.3运输与贮存水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强度等级的水泥在贮运中避免混杂。笫6期夏承龙等:聚甲基丙烯酸甲酯/层状硅酸盐复合材料的研究7872.1结构大量的实验结果表明不同的PMMA/层状硅酸盐粘土的比例以及不同的实验条件可以制得五种不同构型的复合材料:a.相容性差的粒子填充复合物:粘土颗粒分散在聚合物基体中,但聚合物与层状硅酸盐的接触仅仅局限于硅酸盐的颗粒表面,聚合物并没有进入其颗粒当中。b.普通的微粒填充复合物:聚合物进入了硅酸盐颗粒,但并没有进入硅酸盐的片层当中,它比第一类复合物分散的更为均匀,相容性较好,但不是插层型复合物。c.插层型纳米复合材料:聚合物插入硅酸盐的片层间,使其层间距明显增大,但还保留原来的方向,片层仍具有一定的有序性。插层型复合材料在高分子凝聚态物理中有独特的研究价值,它提供了聚合物链高度受限于二维空间和“聚合物刷子”的模型。对此类复合材料的结构以及静态行为、动态行为的深入研究可以推进高分子凝聚态物理中受限链行为的研究工作。d.剥离型纳米复合材料:硅酸盐片层完全被插层进来的聚合物打乱,硅酸盐片层无规则地分布在聚合物基体中,两者混合的相当均匀。剥离型纳米复合材料比插层型复合材料具有更理想的性能,是当前主要的研究方向。e.絮凝型纳米复合材料:此种构型与插层型构型大致相同,不同的是硅酸盐片层有时会通过硅酸盐羟基化的边-边相互作用絮凝在一起。2.2结构表征方法a.XRDX射线衍射已经比较成熟地应用于测定物质的晶粒度和层状化合物的层间距。在这类测试中通过特征衍射峰的峰位和半高宽度,利用Scherrel公式或Bragg公式计算得到晶粒度或层间距。通过层状硅酸盐的X射线衍射峰的位置、形状和强度就可以识别插层型及剥离型纳米复合材料的结构信息。b.TEM透射电镜(TEM可以测定纳米材料的颗粒度或颗粒的立体形态分布,且这种形态大多数情况下不同于扫描电镜(SEM观察到的颗粒形态。通过TEM可以直接观察到样品的内部结构、缺陷构造及样品中各个相的空间分布情况。c.ZI'IR聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构同样可以通过傅里叶变换红外光谱(FTIR来表征。PMMA本身的红外特征峰C=O伸缩振动峰1730cm一,C-O吸收峰1450cm~,3000cm“左右为C—H的伸缩振动峰;层状硅酸盐红外特征峰有Si.O吸收峰1040em‘1左右,3630cmq为O-H伸缩振动峰¨¨。通过比较硅酸盐粘土、有机化硅酸盐及最终制备的复合材料的红外光谱图可以初步断定有机化粘土是否制备成功¨2J,有机化粘土具备粘土和C—H的特征吸收峰。实验制备的复合材料应具备PMMA及粘土的红外特征吸收峰。d.SEM扫描电子显微镜可用于PMMA/Clay的外观形貌表征,但是它不如TEM的放大倍数高,因此仅能观察到层状硅酸盐在聚合物基体上分布的是否均匀以及粗略的样品外观形貌。PauloCesarMeneghetti【l副用SEM表征了PMMA和PMMA/Clay复合材料,并进行比较。图2为PMMA与PMMA/Clay复合材料SEM对照图,复合材料的SEM图中均匀地分布着一些白点,表明粘土已经和PMMA混合在一起了。而PMMA的sEM图中没有白点。图2纯PMMA与PMMA/Clay复合材料的SEM图‘例Fig.2SEMmicrographsof(apurePNMAand(bPMMA/Clayrmnocomposltes７９０化学研究与应用第２ｌ卷速率（Ｒ一）表征。根据表１列出的对比数据我们可以清晰的看出金属表面附着ＰＭＭＡ／蒙脱土纳表ｌＴａｂｌｅｌ米复合材料后其抗腐蚀性能得到了明显的提高。电化学测量的ＰＭＭＡ／ＭＭＴ纳米复合材料抗腐蚀性能对比表‘∞１ｍｅａｓｕｒｅｄｆｒｏｍｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓＡｎｔｉｏｏｒｒｏｓｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＭＭＡ／ＭＭＴｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓＰＭＭＡ／ＭＭＴ纳米复合材料同样具有抗酸性溶液腐蚀的能力。陈奎等睥列人研究表明，随着ＭＭＴ含量的增加复合材料在硫酸介质中的腐蚀速率先下降后上升，当ＭＭＴ含量在２％－－－３％时腐蚀速率最小。４．２耐摩擦性能临床牙科的应用提供了实验依据。ＭＭＴ的刚性和耐热性好，以单片层形式无规则地分布在ＰＭＭＡ基体中，可以提高ＰＭＭＡ的硬度，减缓摩擦热的产生，阻止ＰＭＭＡ老化，使其摩擦系数增加，磨损程度减轻。因此，这种复合材料有希望成为新型的义齿材料在牙科临床医学中得到应用。图陶伟等人∞１用悬浮聚合法合成ＰＭＭＡ／ＭＭＴ复合材料并进行了摩擦磨损实验。ＭＭＴ的加入改善了ＰＭＭＡ的耐摩擦性能，为这种复合材料在４为不同义齿材料的摩擦系数变化趋势及最大磨损程度对照图。筘叛０慑篡■０柏＂姑姑键蠢∞ｍ缪ＯＯｏ霪圉囫２３‘时问牙瓣枋辩图４不同义齿材料的摩擦系数随时间变化曲线（左）及最大磨痕深度（右）Ｄ】Ａ（２）：拜尔牙树脂Ｂ（１）：１－齿牙树脂Ｃ（３）：松风牙树脂Ｄ（４）：ＰＭＭＡ／ＭＭＴＦｉｇ．４ＴｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅｒｅｓｉｎｗｅａｒｔｒａｃｋｄｅｐｔｈｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｌｓｅｔｏｏｔｈｍａｔｅｒｉａｌｓＡ（２）：ＢａｙｅｒｔｏｏｔｈＢ（１）：ＤｅｎｔｕｒｅｔｏｏｔｈｒｅｓｉｎＣ（３）：ＭａｔｓｕｋａｚｅｔｏｏｔｈｒｅｓｉｎＤ（４）：ＰＭＭＡ／ＭＭＴ４．３机械性能实验测得的数据，这些数据表明在聚合物中加入少量的ＭＭＴ就能显著改善材料的力学性能，ＭＭＴ的含量在３ｗｔ％时效果最好。复合材料机械性能的测试可通过应力．应变测试仪来进行。张径等人心副用ＩＮＳＴＲＯＮ１１２２型万能试验仪测试了材料的机械性能。表２列出了万方数据第６期夏承龙等：聚甲基丙烯酸甲酯／层状硅酸盐复合材料的研究表２Ｔａｂｌｅ２７９１ＰＭＭＡ／Ｃｈｙ纳米复合材料机械性能测试结果【勰１ＭｅｃｈａｎｉｓｍｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＭＭＡ／Ｃｌａｙｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ动态扭振法以及为此法研制的树脂固化仪在５００℃以１０℃／ｍｉｎ的速度测得了ＰＭＭＡ和热固性树脂和树脂基复合材料的固化过程研究中有着广泛的应用。邹纲等圆１用此法研究热塑性塑料ＰＭＭＡ／ＭＭＴ复合体系，借此研究复合材料的力学性能。ＰＭＭＡ是临床医学中骨科骨水泥的基础材ＰＭＭＡ／Ｃｌａｙ复合材料的ＴＧＡ曲线。实验表明ＰＭＭＡ插入蒙脱土片层后其热稳定性有所改善，蒙脱土片层对ＰＭＭＡ的分解起到了抑制作用，束缚了ＰＭＭＡ分子的热运动从而增加了聚合物的稳定性，分解温度提高了４０—５０ｑｃ。王建勋【Ｉ州通过热失重分析（ＴＧ）研究了ＰＭＭＡ／ＭＭＴ纳米复合材料的热稳定性。研究表明随ＭＭＴ含量的增大，复合物的初始分解温度升料，它由ｌｑｎｍ的径向微粒构成，这些微粒不完全散开可形成５０—２００ｎｍ的大小团块，团块中较大的空隙降低了ＰＭＭＡ的抗骨折强度。将层状硅酸盐和ＰＭＭＡ制成纳米复合材料后可作为骨水泥高，失重速率降低，这说明纳米复合材料的热性能得到了提高。原因是ＭＭＴ在ＰＭＭＡ基体中分散以及ＭＭＴ本身具有优良的热性能，随着ＭＭＴ含量的增加物理交联点的作用增强，且ＭＭＴ片层的用于临床。与传统的ＰＭＭＡ骨水泥相比，新材料的体积明显减少，张力性能明显提高。因此，这种材料有希望替代传统的骨水泥用于骨科临床。Ｊｙｈ—ＨｏｒｎｇＷａｎｇ等人¨副用熔融插层法合成了阻隔作用也大大增强，因此复合物的热性能得到了提高。ＰＭＭＡ／Ｃｌａｙ纳米复合材料，并用制备的复合材料代替ＰＭＭＡ制成临床骨科骨水泥。实验结果表明，新制得的骨水泥具有较高的耐冲击强度和生使用差示扫描量热法（ＤＳＣ）可以测试纳米复合物玻璃化温度的变化情况。官同华ｐ¨通过ＤＳＣ物相容性，能够满足整形外科手术对骨水泥材料的要求。ＳｏｏｎＹｏｎｇ测量了本体法制备的ＰＭＭＡ／ＭＭＴ（ＯＭＭＴ）的玻璃化温度。表３列举了ＰＭＭＡ／ＭＭＴ（ＯＭＭＴ）复Ｋｗｏｎ闭３的研究工作进一步证明ＰＭＭＡ／ＭＭＴ纳米复合材料制备的骨水泥比传统骨水泥具有较好的机械性能。４．４热性能合材料的玻璃化温度的变化趋势。数据表明，与ＰＭＭＡ相比，纳米复合物的玻璃化温度均有所提高，而且随ＭＭＴ（ＯＭＭＴ）含量的增加，复合材料的玻璃化温度也逐渐提高。包丽萍等∞１利用热失重分析（ＴＧＡ）测试制备的聚甲基丙烯酸甲酯／蒙脱土复合材料，从０—表３ＴａｂｌｅＰＭＭＡ／ＭＭＴ｛ＯＭＭＴ｝复合材料的玻璃化温度‘３１１ｇｌａｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｆｏｒＰＭＭＡ／ＭＭＴ（ＯＭＭＴＪｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ３Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｆ４．５阻燃性能纯聚合物的热释放速率下降了６３％，烟尘和ＣＯ高分子材料大多是易燃材料，其极限氧指数（ＬＯＩ）大多低于２１％，且燃烧时放出大量的有毒气体的生成速率又比纯聚合物的低，证明聚合物／粘土复合材料具有优良的阻燃性能，且没有常规阻燃剂的固有缺点，可以开发为新型阻燃材料。包丽萍等人旧。用本体聚合法合成ＰＭＭＡ／ＭＭＴ复合材料，并用氧指数仪测得材料的极限氧指数。ＰＭＭＡ的极限氧指数为１９．２，复合材料的为２３．６，或腐蚀性气体。因此，高分子材料的大量引用势必带来潜在的火灾安全问题【３２Ｊ。近年来的研究表明聚合物／粘土纳米复合材料可以减小材料的可燃性，只需要很少的粘土填料复合材料的阻燃性能就会得到大幅度的改善，聚合物／粘土纳米复合材料被认为是新一代的阻燃高分子材料。研究表明聚合物／粘土纳米复合材料的热释放速率比表明ＰＭＭＡ插入ＭＭＴ层间后材料的阻燃性能得到了显著的提高。我们课题组以上述文献为基础，做了进一步万方数据化学研究与应用的拓展研究工作。以青海省盐湖卤水为原料合成了纳米硅酸镁锂（ｈｅｃｔｏｒｉｔｅ），用十六烷基三甲基溴第２１卷５结束语聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料是一类新兴的复合材料，是复合材料领域研究的前沿。它与常规的聚合物基复合材料相比具有许多优点：优良的热稳定性、机械性能；优良的阻隔性能：需化铵为有机改性剂将合成硅酸镁锂由亲水性改为亲油性，选择合适的乳化剂和聚合引发剂将ＭＭＡ单体插入硅酸镁锂片层间并发生聚合反应，制备成ＰＭＭＡ／硅酸镁锂纳米复合材料。以往的研究工作者大都作的是蒙脱土复合材料的研究工作，我们组开拓性地以盐湖卤水为起始原料合成了硅酸镁锂口引，并将此产物用于聚合物／层状硅酸盐要的硅酸盐填料较少，大约小于５ｗｔ％就可以收到较好的效果。这些优点大大扩展了复合材料的应复合材料的制备。制备出的硅酸镁锂无需复合前处理即可进行复合反应，大大简化了聚合物／粘土复合材料的制备过程，这种方法为硅酸镁锂／聚合物复合材料的制备工作开辟了一条捷径。合成的ＰＭＭＡ／硅酸镁锂纳米复合材料的机械性能、热性用领域。这类材料广泛运用于薄膜，食品包装，电器、汽车、飞机的零部件及外层附着材料。因此，这一领域的研究有待进一步的深入。开发新型的层状硅酸盐有机改性试剂，采用光聚合或其他新型的聚合引发途径代替原有的热引发聚合，探究复合物新性能成为当今研究的热点。能、耐摩擦磨损性能、耐强酸强碱腐蚀性能等实验也在进行当中，其应用前景有待深入探讨。参考文献：［１】李青山，自德安，王惠敏．ＰＭＭＡ／ＭＭＴ纳米复合材料的研究［Ｊ］．齐齐哈尔大学学报，２００１，１７（４）：４．５．［２］王一中，武保华．乳液聚合法制备聚甲基丙烯酸甲醣／蒙脱土嵌入混杂材料［Ｊ］．北京化工大学学报，２０００，２７（２）：２５－２８．ｎａｎｏｅｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓｅｖａｌｕａｔｅａｂｙｄｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｅａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｅｔａ－．Ｐｏｌｙ．上，２００８，（４４）：１３－２３．［１２］ＺｈａｎｇＷＡ，ＳｈｅｎＸＦ，ＬｉＹ，ｅｔａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ０ｆｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌａｎｄｍｅｔｈａｅｒｙｌａｔｅ）／ＯＭＭＴｎａｎｏｅｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂｙｒ－ｍｙｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．［３］陶伟，郑俊萍，王红艳，等．聚甲基丙烯酸甲酯／纳米蒙脱土复合义齿基托材料的制备及耐磨性能分析［Ｊ］．天津医科大学学报，２００８。１４（１）：９８．１００．Ｒａｄ／ａ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，２００３，（６７）：６５１－６５６．［１３］ＰａｕｌｏＣＭ．ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＲｕｂｂｅｒ－ＣｌａｙＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｄ］．Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ：ＣａｓｅＷｅｓｔｅｒｎＲｅｓｅｒｖｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００５・．［４］陈奎，朱雅峰，曾华，等．ＰＭＭＡ／ＭＭＴ纳米复合材料硫酸腐蚀产物ＥＤＳ、ＳＥＭ表征［Ｊ］．塑料工业，２０ｆｆ７，３５（１１）：５７－５９．［１４］ＣｈｉｏＹＳ，ＣｈｉｏＭＨ，ＷａｎｇＫＨ，ｅｔａ１．ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＥｘｆｏｌｉａｔｅｄＰＭＭＡ／Ｎａ－・ＭＭＴＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｖｉａＳｏａｐ・・ＦｒｅｅＥｍｕｌｓｉｏｎ［５］王锦成，陈月辉，王佳璐，等．聚合物／蒙脱土纳米复合材料的研究［Ｊ］．绝缘材料，２００４，（３）：５８－６１．［６］ＳｕｐｒａｋａｓＳＲ，Ｍａｓａｍｉ０．Ｐｏｌｙｍｅｒ／ｌａｙｅｒｅｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｏＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ】．Ｍａｃｒｏｍ０１．，２００１，（３４）：８９７８－８９８５．ｓｉｌｉｃａｔｅ［１５］ＦｏｒｔｅｍｅａｎｓＣ，ＧｅｐｐｉＭ，ｅｔａ１．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｌａｙ／ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ａｒｅｖｉｅｗｆｒｏｍｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅｏｆ圩Ｃｓｏｌｉｄｅｏｐｏｌｙｍｅｒｓｔａｔｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｃｏｍｐｌｅｘｅｓｂｙ［Ｊ］．Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｍ．Ｓｃｉ．，２００３，（２８）：１５３９－１６４１．［７］ＫａｔｌｄｅｅｎＡＣ．Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｏｒｇａｎｏ－ａｎｄｐｏｌｙｍｅｒ－ｃｌａｙｓ：ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｍｎｒ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍ．，１９９８，（３９）：２６５１．２６５６．ｍａｔｅｒｉａｌｓ叩ｐｄｊｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．ＣｌａｙＳｃｉ．，２０００，（１７）：１－２３．［８］官同华，瞿雄伟，李秀错，等．乳液法聚甲基丙烯酸甲酯／蒙脱土纳米复合材料的合成与表征［Ｊ］．中国塑料，２００１，１５（１１）：１５．１９．［１６］朱宁，常万宏，李青山．ＰＭＭＡ／ＭＭＴ纳米复合材料的研究，第六届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集，北京，２００６．［１７］王月欣．甲基丙烯酸甲酯－Ｎ一环己基马来酰亚胺－苯乙烯共聚物及其蒙脱土纳米复合材料的制备、结构和性能［Ｄ］．天津：河北工业大学，２００４．［１８］ＷａｎｇＪＨ，ＹｏｕｎｇＴＨ，ＬｉｎＤＪ，ｅｔａＩ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＮｕｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒＢｏｎｅｗｉｔｈＣｅｍｅｎｔＩｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄｏｒ［９］徐荣静，张新敏．聚氨酯／有机蒙脱土纳米复合材料的合成与表征［Ｊ］．合成橡胶工业，２００３，２６（６）：３５１－３５４．［１０］ＡｌｐｅｒＮ，ＳｉｎａｎＳ，ｅｔａ１．Ｃｌａｙ—ＰＭＭＡＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂｙＰｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｅｄＲａｄｉｃａｌＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎＣｌａｙ／ＰＭＭＡＥｘｆｏｌｉａｔｅｄＵｓｉｎｇＩｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅＳｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｊ】．ＰｈｅｎａｃｙｌＰｙｒｉｄｉｎｉｕｍＳａｌｔＩｎｉｔｉａｔｏｒｓ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍ０１．Ｃｈｅｒ几ｔｈｅＭａｃｒｏｍ０１．Ｍａｔｅｄ．Ｅｎｇｉｎ．，２００６，（２９１）：６６１－６６９．Ｐｈｙｓ．，２００６。（２０７）：８２０－８２６．【１ｌ】ＣｌｌａｎｇＫＣ，ＣｈｅｎＳＴ，ＬｉｎＨＦ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄａｙｏｎ［１９】王建勋．聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料的制备及性能研究［Ｄ】．天津：天津大学，２００４．［２０］ＰａｕｌｏＭ，ＳｙｅｄＱ．ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＰｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｅｒｙｌａｔｅ）ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＰＭＭＡ／Ｎａ＋．Ｍｂｉｔｃｌａｙ万方数据第６期ＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＺｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃｖｉａ夏承龙等：聚甲基丙烯酸甲酯／层状硅酸盐复合材料的研究ＥｍｕｌｓｉｏｎＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ７９３Ｕｓｉｎｇ８ＱｕａｔｅｒｎａｒｙＡｌｋｙｌｐｈｏｓｐｈｏｎｉｕｍＳａｌｔ∞ｔｔｌｌＩｎｔｅｒｃａｌａｔｉｎｇＳｕｒｆａｃｔａｎｔ［Ｊ］．Ｚａｎｇｍｕ扣，２００４，（２０）：ａｎｄＡｇｅｎｔ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２００２，（１４）：１５４・１６１．３４２４．３４３０．［”］陈奎，杨瑞成，张天云，等．蒙脱土改性聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的硫酸腐蚀行为［Ｊ］．腐蚀与防护，２００７。（２８）：２０５－２０７．ｏｆＰＭＭＡ／ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｎａｎｏｅｏｍｐｅｓｉｔｅｓ［２１］ＺｈｅｎｇＪＰ，ＷａｎｇＪｘ，ＧａｏＳ，ｅｌａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪＭａｔｅｒ．Ｓｃ／．，２００５．［２２］ＱＩｌｘ，ＧｕｓｈＴＨ，ＬｉｕＧＤ，ｅｔ８１．跏ｐａｌ训伽，铀ｕｃｔｌ瑚Ｏ恤＇ａｃｔｅｆｉｚａｄｏｎ，ａｎｄＰＩ呷秭爆《Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍ既ｌ岫ｃｒｙＩａｌｅ）／ｂｙｅｍｕｌｓｉｏｎ［２８］张径，杨玉昆．插层法悬浮聚合制ＰＭＭＡ／蒙脱土纳米复合材料［Ｊ］．高分子学报，２００ｌ，（１）：７９－８３．ＭｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅＮ盯Ｄ∞盯唧商ｔ硝ｂｙＢｕｌｋＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｍ［Ｊ］．上［２９］邹纲，方垄，盛夏，等．动态扭振法研究聚甲基丙烯酸甲酯／蒙脱土纳米复合材料的本体插层聚合［Ｊ］．高等学校化学学报，２００３，（２４）：５３７－５加．［３０］ＫｗｏｎＳＹ，ＣｈｏＥＨ，ＫｉｍＳＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＢｏｎｅ＾融Ｐｄｙ．Ｓｅｉ．，２００５，（９７）：３４８－３５７．［２３］包丽萍，杨延钊，韦学臣，等．ＰＭＭＡ／蒙脱土纳米复合材料的制备及其阻燃性能［Ｊ］．青岛科技大学学报，２００３，（２４）：３５１－３５３．Ｓ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＷｉｔｈＢ：ＣｅｍｅｎｍＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄＭｏｎｔｍｏｒｉｎｏｎｌｔｅ［Ｊ］．上Ｂｉｏｍｅｄｉ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓｅａ．ＰａｎＡｐｐｌ．Ｂｉｏｍａｔｅｒ．，２００７，（８３Ｂ）：２７６－２８４．［２４］王慧敏，柳婵，李林林，等．光聚合和热聚合蒙脱土插层纳米复合材料的制备［Ｊ］．烟台大学学报（自然科学与工程版），２００５，（１８）：２９８＿３０２．［３１］官同华．聚甲基丙烯酸甲酯／蒙脱土纳米复合材料的研究［Ｄ】．天津：河北工业大学，２００２．［３２］舒中俊，漆宗能，王佛松．聚合物阻燃额途径——聚合物／粘土纳米复合材料的特殊阻燃性［Ｊ】．高分子通报，２００２，（４）：６５－７０．［２５］ＫｏｊｉｍａＹ，ＵｓｕｋｌＡ，ＫａｗａｓｕｍｉＭ，ｃｔ８１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆ８・ｎｙｌｏｎ６－ｃｌａｙｈｙｂｒｉｄｂｙｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄｗｉｔｈｃａｐｒｏｌａｃｔａｍ［Ｊ］．上Ｐｏ鼽Ｓｃｉ．ＰａｒｔＡ：Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅｍ．，１９９３，（３１）：９８３－９８６．［３３］姚颖，贾永忠，孙进贺，等．利用盐湖卤水制备硅酸镁Ｊ，ＬｉｎＣＹ，ｄａ１．ＡｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅｌｙＭａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈ［２６】ＹｅｈＪＭ，ＬｉｏｕＳ锂蒙脱石的方法．专利号：ＺＬ２００５１００９６４０６．５．ＥｎｈａｎｃｅｄＰＭＭＡ—ＣｈｙＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅＲｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）／ｌａｙｅｒｅｄｓｉｌｉｃａｔｅｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＸＩＡＣｈｅｎｇ．Ｌｏｎｇ‘・２，ＪＩＮＧＹａｈｌ‘，ＭＡＪｕｎｌ・２，ＭＡＸｉａｏ．Ｄｏｎ９３，ＪＩＡＹｏｎｇ．Ｚｈｏｎ９１（１．ＱｉｎｇｈｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅ０ｆＳａｌｔＬａｋｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉｎｉｎｇ，８１０００８，Ｃｈｉｎａ：２．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００３９，ＣｈｉｎａＤｅｓｉｇｎ３．Ｑｉｎｇｈ矗ｉＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．ＬＴＤ，Ｘｉｎｉｎｇ，８１０００８，Ｃｈｉｎａ）ｈｏｍｅａｎｄＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｄｖａｎｃｅｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＰｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｃｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）／ｌａｙｅｒｅｄｓｉｌｉｃａｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎａｔａｂｍｅｄ脚ｏｆｔｈｅｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｙｅｒｅｄｓｉｌｉｃａｔｅｗｅｒｅｍａｉｎＩｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｔＳｔｌｕｃｔｌＬｒｅＰＭＭＡ／ｌａｙｅｒｓｉｌｉｃａｔｅ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆｉｔｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅ肥ｒｅｖｉｅｗｅｄｎｅｗｔｈｅ８蛐ｃｔｉｍｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｌｌ曲ｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｉｓｍａｔｅｒｉａｌｗ＠ｒｅｐｒｅｖｉｅｗｅｄａｔｔｈｅｂａｓｅｏｆｏｕｒｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）；ｌａｙｅｒｅｄｓＲｉｃａｔｅ；ｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ（责任编辑钟安永）万方数据文章编号:1001-7445(200502-0123-05ReinforcementofmagnesiummethacrylatepreparedinsitutonaturalrubberCHENYu-kun,JIADe-min,WANGXiao-ping,JIAZhi-xin,DINGJian-ping(CollegeofMaterialsScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,ChinaAbstract:Themechanicalpropertiesandcrosslinkdensityofperoxide-curednaturalrubber(NRreinforcedwithmagnesiummethacrylate(MDMAandcarbonblack(CB/MDMAwerestudied.TheformationinsituofMDMAthroughtheneutralizationreactionofmagnesia(MgOandmethacrylateacid(MAAintheNRcompoundingprocesswasperovedbywide-angleX-raydiffraction(XRD.TheresultsshowedthatNRcanberemarkablyreinforcedbyMDMAandCB/MDMA.Crosslinkdensitydeterminationsimplythattheme-chanicalpropertiesofNR/CB/MDMAandNR/MDMAvulcanizatesarecloselyrelatedwithioniccrosslinkdensity,andthecombinationofCBandMDMAleadstheincreaseofioniccrosslinkdensityandhencepro-ducessynergisticreinforcementtoNRvulcanizates.Keywords:naturalrubber;carbonblack;magnesiummethacrylate;insitepreparation;crosslinkdensityCLCnumber:TQ330.38Documentcode:A1IntroductonMetalsaltsofunsaturatedcarboxylicacidscanbeactedaseffectivereinforcingadditivesforrub-bers.Bytheactionofaperoxidecuringsystem,themetalsaltsofunsaturatedcarboxylicacidswillbehomopolymerizedandgraftcopolymerizedinsitusimultaneouslyduringrubbercuringprocess.Thenetworkstructuresandmechanicalpropertiesofthevulcanizatesareinfluencedbytheionicbonds,whicharemadeupofmetalcationandcarboxylicanion.Themetalsaltsofunsaturatedcarboxylicacidscanbeaddedintorubbersdirectlyorpreparedinsituthroughtheneutralizationofmetaloxidesorhydroxidesandacids.Inrecentyears,manystudiesonthereinforcementofunsaturatedcarboxylatetorubbersuchasEPDM/zincdimethacrylate(ZDMA,NBR/magnesiummethacrylate(MDMA,SBR/MDMAandsoon[1~3]werereported.Jiareportedonthesynergisticreinforcementofnano-calci-umcarbonate(nano-CaCO3/ZDMA[4]andMMT/ZDMA[5]toNBR.However,thestudyontherein-forcementofMDMApreparedinsitutoNRandNR/carbonblack(CBhasnotbeenreportedyet.Inthispaper,thereinforcementofmagnesiummethacrylatepreparedinsituwithmagnesia(MgOandmethacrylicacid(MAAinthecuringprocesswithperoxidecuringsystemininNRandNR/CBvulcanizateswasstudied.Themechanicalpropertiesandthecrosslinkingstructureoftherein-forcedNRvulcanizateswereinvestigated.2Expermental2.1MaterialsNRisNo.3baconrubberpruducedinThailand;Dicumylperoxide(DCPischemicalpure第30卷第2期2005年6月广西大学学报(自然科学版JournalofGuangxiUniversity(NatSciEdVol.30,No.2June,2005Receiveddate:20050325Foundationitem:SuppoionalNaturalScienceFoundationofChina(59933060Biography:CHENYu-kun(udent.reagentpurifiedbeforeusing;Carbonblack(CBisN220madeinTianjingCarbonblackCo.;Mag-nesiumoxide(MgOandmethacrylicacidarechemicalpurereagents.Othermaterialsareallindustri-alpruducts.2.2BasicformulationNR100;DCP1.5;MgO/MAA(themolarratioofMgOtoMAAis0.50~10;CB40.2.3MixingandcuringThecompoundwaspreparedinatworollrubbermill.MgO,MAA,carbonblackandDCPwasaddedintoNRgradually.ThecuringcharacteristicsofthecompoundsweredeterminedbyanUR-2030curerheometer.Thecompoundwaspress-curedat155°C×t90.2.4MeasurementsThetensilepropertiesweredeterminedaccordingtoGB/T528-1998inaU-CANUT-2060mate-rialtester.TearstrengthdeterminationwascarriedoutaccordingtoGB/T529-1999inanU-CANUT-2060materialtester.ShoreAhardnesswasdeterminedaccordingtoGB/T531-1999.ThecrystalstructuresofthesamplesweremearsuredthroughD/MAX-IIItypewide-angleX-raydiffraction(XRD,CuKline,nickelfilter.Acceleratingvoltageandelectriccurrentwere30kVand30mA,respectively.2.5DeterminationofcrosslinkdensityCrosslinkdensitywasdeterminedbyequilibriumswellingmethod.Sampleswereswollenintolueneatroomtemperaturefor3days.Assumingthemasslossoftherubberduringswellingisthesameforallthesamples,thevolumefractionofrubberinswollengelVr,whichwasusedtorepresentthewholecrosslinkdensityofthevulcanizate,wasdeterminedbythefollowingequation.Vr=11+(mbma-1×1s(1wheremaisthesamplemassbeforeswelling,mbisthesamplemassesafterswelling,isthemassfractionofrubberinthecompound,randsarethedensityofrubberandsolventrespectively.Todistinguishtheioniccrosslinkdensityfromcovalentcrosslinkdensity,sampleswereswollenintoluene/hydrochloricacid(95:5byvolummixedsolventfor5daystodestroytheionicbonds,andthenswollenintoluenefor3days.Vr1,whichwasusedtorepresentthecovalentcrosslinkdensity,wascalculatedfromeq.(1AndVr2,whichiscalculatedbysubtractingVr1fromVr,wasusedtorepre-senttheioniccrosslinkdensity.3Resultsanddiscsstion3.1XRDAnalysisAsshowninFigure1andTable1,sampleahasatypicalcrystallinepatternofMgOcrystalwithcharacteristicpeaksat2of36.94°,42.9°and62.3°;SamplebshowsatypicalcrystallinepatternofMDMAcrystalwithcharacteristicpeaksat2of7.88°,23.66°and31.88°.AftertheneutralizingofMgOwithequivalentmethacrylicacid(MAAinNRmatrix,samplecshowsalmostthesamepatternasthatofsampleb,andthecharacteristicpeaksofMgOcannotbeobserved.ItwasindicatedthatMgOandMAAreactinsitutoformMDMAatahighdegreeofconversioninNRmatrixduringthemixingprocess.Sampledandsampleeareperoxide-curedNR/CB/MgO/MAAandNR/CBvulcan-izates.XRDmeasurementsshowthatnocrystallinepatternisobserved.ItindicatesthatmostofMD-MAmonomerhavebeenpolymerizedduringthecuringprocess.124广西大学学报(自然科学版第30卷a-MgOpowder;b-MDMApowder;c-NR/CB/MgO/MAA(10phrcompound;d-NR/CB/MgO/MAA(10phrvulcanizate;e-NR/CBvulcanizateFig1XRDpatternsofseveralsamplesTable1The2anddvaluesobtainedfromXRDpatterns2(°d(nmMgO36.940.1489MDMA7.940.2800NR/CB/MgO/MAAcompound7.880.375731.880.28083.2MechanicalpropertiesTheeffectofMgO/MAAcontentonthemechanicalpropertiesofNR/MDMAandNR/CB/MD-MAvulcanizateswasshowedinFigure2.125第2期陈玉坤等:原位生成甲基丙烯酸镁补强NR的研究(eTearstrength(kN/m(fShoreAhardnessFigure2MechanicalpropertiesofNR/MgO/MAAandNR/CB/MgO/MAAvulcanizatesThetensilestrength,modulusat300%,tearstrengthandhardnessofNR/CB/MDMAandNR/MDMAvulcanizatesareincreasedwithincreasingMgO/MAAcontent,andthesepropertiesofNR/CB/MDMAarehigherthanthoseofNR/MDMAvulcanizateswithsame