高岭石插层、剥片及在橡胶中的应用
作者：刘钦甫 等著
出版时间：2016年版
内容简介
本书介绍了不同成因和来源高岭石的结构和性质，采用"插层-剥片-改性"工艺，探讨剥片过程中影响高岭石径厚比、粒度、结构变化的控制因素，制备具有高径厚比、高分散性、高阻隔和补强性能的粘土片层材料。主要内容包括：(1)高岭土原矿结构和性质对径厚比的控制;(2)插层作用对径厚比的控制;(3)解离技术和工艺对径厚比的控制;(4)高岭石的原位改性;(5)高岭石径厚比的测定技术和方法研究;(6)高岭石径厚比对橡胶阻隔性能的影响;(7)高岭石径厚比对橡胶力学性能影响;(8)高岭石插层对橡胶生热的影响;(9)高岭石径厚比及形貌几何因素对橡胶阻隔和增强模型的建立。
目录
目录
前言
第1章 绪论1
参考文献4
第2章 高岭土特征及性质6
2.1高岭土矿区地质概况6
2.1.1晋北地区煤系高岭岩6
2.1.2准格尔煤系高岭岩11
2.1.3淮北焦宝石型高岭岩16
2.1.4张家口高岭土18
2.1.5苏州高岭土20
2.1.6茂名高岭土23
2.1.7北海高岭土25
2.2高岭土原矿结构与性质26
2.2.1高岭土样品的化学组成27
2.2.2高岭土样品的X射线衍射分析28
2.2.3高岭土样品的红外光谱分析30
2.2.4高岭土样品的热分析32
2.2.5不同产地高岭土理化性能34
2.3不同产地高岭石的插层作用37
2.3.1实验部分37
2.3.2插层作用表征38
2.3.3不同产地高岭石-二甲基亚砜插层复合物39
2.3.4不同产地高岭石-甲酰胺插层复合物45
2.3.5不同产地高岭石-尿素插层复合物50
2.4高岭石的结构和性质对插层作用的影响54
2.4.1不同产地高岭石的插层效果54
2.4.2高岭石的结晶有序度对插层效果的影响55
2.4.3高岭石的原始晶粒尺寸及粒度对插层效果的影响56
2.4.4高岭土的矿物组成对插层效果的影响57
2.4.5高岭石的晶体形态对插层效果的影响59
参考文献60
第3章 高岭石插层及形貌控制62
3.1概述62
3.2实验部分63
3.2.1实验原材料63
3.2.2实验设备及表征仪器64
3.2.3制备方法64
3.3直接插层法制备高岭石插层复合物65
3.3.1醋酸钾65
3.3.2二甲基亚砜70
3.3.3甲酰胺73
3.3.4水合肼76
3.3.5尿素80
3.4替代插层法制备高岭石插层复合物83
3.4.1甲醇83
3.4.2季铵盐88
3.4.3烷基胺96
3.4.4硅烷102
3.4.5硬脂酸107
3.5插层剂类型对剥片高岭石形貌控制113
3.5.1高岭石插层复合物的层间距113
3.5.2高岭石的形貌115
3.5.3插层剂分子与高岭石表面基团的作用117
3.5.4插层剂类型对高岭石形貌控制119
3.5.5高岭石片层卷曲机制120
参考文献126
第4章 高岭石插层复合物分子动力学模拟130
4.1分子模拟简介130
4.2分子动力学模拟131
4.2.1分子动力计算基本原理131
4.2.2半顿运动方程的数值解法132
4.2.3周期性边界条件与最近镜像133
4.2.4积分步程134
4.2.5分子动力计算流程134
4.2.6分子动力计算初始条件设定135
4.2.7分子动力学模拟的系综136
4.3力场137
4.4分子动力计算的应用139
4.4.1运动轨迹分析139
4.4.2径向分布函数139
4.4.3均方位移140
4.4.4相关函数141
4.5高岭石插层复合物分子动力学模拟现状142
4.6高岭石分子动力学模拟体系构建145
4.6.1模型构建、力场及模拟细节145
4.6.2模拟分析145
4.7高岭石-醋酸钾与水插层复合物结构模拟及分析146
4.7.1模型构建及模拟过程146
4.7.2醋酸根离子结构与插层特性147
4.7.3模拟结果与结构分析147
4.8高岭石-二甲基亚砜插层复合物结构模拟151
4.8.1复合体系模型构建及模拟过程151
4.8.2二甲基亚砜分子结构及插层特性151
4.8.3模拟结果与结构分析152
4.9高岭石-尿素插层复合物结构模拟155
4.9.1模型构建及模拟过程155
4.9.2尿素分子结构及插层特性155
4.9.3模拟结果与结构分析156
4.10高岭石-系列季铵盐插层复合物结构模拟159
4.10.1模型构建及模拟过程159
4.10.2季铵盐离子结构160
4.10.3模拟结果与结构分析161
参考文献164
第5章 高岭石剥片166
5.1高岭石剥片简介166
5.2化学剥片167
5.2.1化学剥片原理167
5.2.2高岭石的化学剥片过程169
5.2.3化学剥片对高岭石结构的影响169
5.3化学浸泡-磨剥法171
5.3.1化学浸泡-磨剥法剥片原理171
5.3.2高岭土化学浸泡磨剥过程172
5.3.3插层剥片对高岭石结构的影响172
5.3.4插层剥片对高岭石特性影响178
参考文献180
第6章 高岭石径厚比测试方法182
6.1概述182
6.2电阻法测算径厚比183
6.2.1电阻法简介183
6.2.2径厚比测算公式推导186
6.2.3径厚比测算实例188
6.3激光-库尔特法联用测径厚比189
6.3.1公式推导189
6.3.2应用实例190
6.4不同测试方法比较191
参考文献192
第7章 高岭石表面改性研究194
7.1机械力诱导硅烷接枝改性194
7.1.1实验部分194
7.1.2结果与讨论195
7.1.3机理分析200
7.2核-壳包覆改性201
7.2.1实验部分201
7.2.2结果与讨论202
7.2.3机理分析208
7.3等离子体辅助活化改性209
7.3.1实验部分209
7.3.2结果与讨论209
7.3.3机理分析214
参考文献214
第8章 高岭石-橡胶复合材料的硫化性能及力学性能216
8.1实验原理与方法216
8.1.1实验材料和实验配方216
8.1.2设备与仪器217
8.1.3橡胶复合材料制备方法217
8.1.4性能测试218
8.2改性剂的影响219
8.3高岭石径厚比的影响220
8.4高岭石填充份数的影响221
8.5高岭石插层与剥片的影响223
8.6长链有机物插层剥片高岭石的影响224
8.7高岭石的补强机理227
8.7.1传统填料的补强机理227
8.7.2高岭石对橡胶的补强机理229
8.7.3力学增强模型233
参考文献238
第9章 高岭石-橡胶复合材料的动态性能240
9.1实验原理与方法240
9.1.1实验仪器240
9.1.2聚合物动态性能的基础参数和机理241
9.1.3高岭石-橡胶复合材料的生热率计算方法242
9.2表面改性对动态性能的影响242
9.2.1动态模量与振幅的关系242
9.2.2动态模量与温度的关系244
9.3高岭石粒度对动态性能的影响246
9.3.1动态模量与振幅的关系246
9.3.2动态模量与温度的关系248
9.4填充份数对动态性能的影响250
9.4.1动态模量与振幅的关系250
9.4.2动态模量与温度的关系252
9.5不同产地高岭石对动态性能的影响254
9.6高岭石-橡胶复合材料的动态生热机理257
9.6.1填料的表面化学以及材料之间的相互作用257
9.6.2填料参数对填充橡胶复合材料动态性能的影响259
9.6.3高岭石-橡胶复合材料动态生热机理和模型260
9.6.4黏壶-弹簧模型264
参考文献272
第10章 高岭石-橡胶复合材料的阻隔性能273
10.1实验原理与方法273
10.1.1透气率的定义273
10.1.2实验原理273
10.1.3实验仪器274
10.2不同产地高岭石对阻隔性能的影响275
10.3高岭石径厚比对阻隔性能的影响276
10.4高岭石填充份数对阻隔性能的影响277
10.5高岭石插层对阻隔性能的影响279
10.6气体阻隔模型280
10.6.1高岭石填料的阻隔机理280
10.6.2高岭石填充橡胶的气体阻隔模型281
10.6.3高岭石填充橡胶的气体阻隔模型的验证286
参考文献289
第11章 高岭石-橡胶复合材料的分散性评价291
11.1分散性表征方法291
11.2分形理论基本知识292
11.2.1分形及分形维数292
11.2.2分形维数的测定方法293
11.2.3分形维数的计算过程294
11.3分形在高岭石-橡胶复合材料分散性评价中的应用297
11.3.1插层剥片高岭石-橡胶复合材料分散性评价297
11.3.2机械磨剥高岭石-橡胶复合材料分散性评价298
11.3.3分级高岭石-橡胶复合材料分散性评价300
11.3.4插层高岭石-橡胶复合材料分散性评价301
参考文献302
