绢云母质二维纳米薄片材料机械力化学改性及应用研究

D0I:10.13374/j.is8n1001-053x.2004.06.040 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2004 绢云母质二维纳米薄片材料机械力化学改性 及应用研究 林海》康维刚》黄曼》丁浩)许霞) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 2)中国地质大学材料学院，北京1000833)北京市建筑材料科学研究院.北京100041 摘要使用搅拌磨湿法机械力化学方法对绢云母质二维纳米薄片材料进行了表面改性 采用钛酸酯偶联剂作为表面改性剂研究了改性剂用量、介质物料比、磨矿浓度、改性时间以 及温度和pH值对改性效果的影响，并对最终改性产品填充聚丙烯(PP)后的复合材料进行了 性能测试，结果表明，采用机械力化学方法对二维纳米材料进行改性是可行的，填充改性产 品PP复合材料具有较强的抗紫外线性能 关键词绢云母；二维纳米材料；机械力化学；表面改性 分类号 TB383;TD985 绢云母质二维纳米材料是以层状的绢云母 1.2实验装置 矿物为基体，通过剥磨等物理方法制备的片层厚 采用实验室型超细盘式搅拌磨进行机械力 度达纳米级别的广义纳米材料.但是由于它表面 化学改性，搅拌磨研磨罐为炭钢外壳，内衬聚氨 亲水，作为无机填料其与塑料、橡胶等高分子材 酯耐磨材料，容积1.0L.搅拌器为搅拌轴按一定 料的界面性质不同，相容性差，因而难以在基质 间隔套多片多孔盘组成，搅拌器盘由聚氨酯材料 中分散，直接或过多地填充往往容易导致材料的 制成，搅拌轴外套由聚四氟乙烯塑料制成.搅拌 某些力学性能下降以及易脆化等缺点".因此，必 轴的转速通过改变输入电机电压的变压器调节， 须进行表面改性，提高其在有机基质中的分散 搅拌磨的研磨介质为2.0，中1.0,0.5mm按2：5：3 性.近年来研究证实，在湿法磨工艺中进行表 配置而成的玻璃微珠， 面改性也能取得满意的效果 1.3实验与评价方法 本文以自制的绢云母质二维纳米薄片材料 机械力化学方法对绢云母质二维纳米薄片 为原料，选用钛酸酯偶联剂作为表面改性剂，探 材料进行湿法表面改性的具体步骤为：(1)配置 讨了改性工艺条件对机械力化学改性效果的影 浆，调节浓度、温度及pH值：(2)将配好的刊矿浆投 响，并通过最终改性产物填充聚丙烯塑料的紫外 入到超细搅拌磨中：（③）启动搅拌磨按照实验方案 光人工加速老化实验，研究了其应用价值 进行表面改性：(4)停机，脱介：(5)矿浆过滤，低温 烘千. 1实验材料、装置和方法 改性后以矿粒在煤油中的沉降高度评价改 性效果.具体方法为：称取2.0g改性样品放入均 1.1实验材料 匀标定80mm刻度的试管中，加入煤油到标定基 绢云母质二维纳米薄片材料是用湿法超细 准线经充分振荡后静置，在相同的时间内比较 搅拌磨对高纯度绢云母进行磨剥工艺制得，其片 粒沉降高度.若改性效果好，则其表面疏水性好， 厚为20-80m.改性剂为钛酸脂偶联剂N-114. 在煤油中易于分散，难于沉降，即沉降高度越低 收稿日期200402-19林海男，38岁，副教授，博士 说明有机化改性效果显著，反之，改性效果差. *北京市自然科学基金资助项目No.2032008) 以最终改性绢云母填充制备聚丙烯(PP)经紫

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 绢云 母质二维纳米薄片材料机械 力化学改性 及应用研究 林 海 ‘， 康 维 刚 ” 黄 曼 ” 丁 浩 ， 许 霞 ” 北 京科 技 大学土 木 与环 境工 程 学 院 ， 北 京 中国地 质 大学 材料 学 院 ， 北 京 北 京 市建筑 材 料 科学 研 究 院 ， 北 京 摘 要 使用 搅拌 磨湿 法 机械 力 化 学方 法 对 绢 云 母 质 二 维 纳 米 薄 片材 料 进行 了表 面 改性 采用 钦 酸 酷 偶 联 剂作 为表 面 改性 剂研 究 了改性 剂用 量 、 介质物 料 比 、 磨矿 浓 度 、 改性 时 间 以 及 温 度 和 值 对 改性 效 果 的影 响 ， 并对 最 终 改性 产 品 填 充 聚 丙 烯 后 的 复合 材料 进 行 了 性 能测 试 结果 表 明 ， 采用 机 械 力化学方 法 对 二 维 纳 米 材料 进 行 改性 是 可 行 的 ， 填 充改 性 产 品 复合 材料 具 有较强 的抗紫外 线性 能 关键 词 绢 云 母 二 维 纳 米 材 料 机械 力 化 学 表 面 改性 分 类号 绢 云 母 质 二 维 纳 米 材 料 是 以 层 状 的绢 云 母 矿 物 为基 体 ， 通 过 剥 磨等物 理 方法 制 备 的片层 厚 度 达 纳 米级 别 的广 义纳 米 材 料 ， 但 是 由于它表 面 亲 水 ， 作 为无 机 填 料 其 与塑料 、 橡胶 等 高分 子材 料 的界 面 性 质 不 同 ， 相 容 性 差 ， 因而 难 以在 基 质 中分 散 ， 直接 或 过 多地 填 充往往 容 易导致材料 的 某些 力学性 能下 降 以及 易脆化 等缺 点 ‘，， 因此 ， 必 须 进 行 表 面 改 性 ， 提 高 其 在 有 机 基 质 中 的分 散 性 近 年 来 研 究 证 实 ， 在湿 法 磨矿 工 艺 中进 行 表 面 改性 也 能取 得 满 意 的效 果 本 文 以 自制 的绢 云 母 质 二 维 纳 米 薄 片 材 料 为 原料 ， 选 用 钦 酸 酷 偶联 剂 作 为表 面 改性 剂 ， 探 讨 了改性 工 艺 条 件 对 机 械 力 化 学 改性 效 果 的影 响 ， 并通 过最 终 改性 产物 填 充聚 丙 烯 塑料 的紫外 光人 工 加 速 老 化 实验 ， 研 究 了其 应 用 价 值 实验 材 料 、 装 置 和 方 法 实验材 料 绢 云 母 质 二 维 纳 米 薄 片材 料 是 用 湿 法 超 细 搅 拌 磨对 高纯 度 绢 云 母进 行 磨 剥 工 艺制得 ， 其 片 厚 为 一 改性 剂 为钦 酸 脂 偶 联 剂 刃呵 收稿 日期 一 林 海 男 ， 岁 ， 副 教 授 ， 博 士 北 京市 自然科 学基 金 资助 项 目 实验 装 置 采 用 实 验 室 型 超 细 盘 式 搅 拌 磨 进 行 机 械 力 化 学 改性 搅 拌 磨研 磨 罐 为炭 钢 外 壳 ， 内衬 聚 氨 醋 耐磨 材 料 ， 容 积 ， 搅 拌 器 为 搅 拌轴 按 一 定 间 隔套 多片 多孔 盘 组 成 ， 搅 拌 器 盘 由聚氨 酷 材料 制 成 ， 搅 拌 轴 外 套 由聚 四氟 乙 烯 塑 料 制 成 ， 搅 拌 轴 的转速 通 过 改变 输 入 电机 电压 的变压器 调节 搅 拌 磨 的研 磨 介 质 为但 ， ， 担 ， 中 按 配 置 而 成 的玻璃 微 珠 实验 与评 价 方 法 机 械 力 化 学 方 法 对 绢 云 母 质 二 维 纳 米 薄 片 材 料进 行湿 法表 面 改性 的具体 步骤 为 配 置矿 浆 ， 调 节 浓 度 、 温 度 及 值 将 配 好 的矿 浆 投 入 到超 细搅 拌磨 中 启 动搅 拌磨 按 照 实验 方案 进 行 表 面 改性 停机 ， 脱 介 矿 浆 过 滤 ， 低温 烘 干 改性 后 以矿 粒 在 煤 油 中 的沉 降高度 口，评 价 改 性 效 果 具 体 方 法 为 称 取 改性 样 品放入 均 匀 标 定 刻度 的试 管 中 ， 加 入 煤 油 到 标 定基 准 线经 充 分振 荡后 静置 ， 在相 同 的时 间 内比较矿 粒沉 降高度 若 改性 效果好 ， 则其 表 面疏水性好 ， 在煤 油 中 易于 分 散 ， 难 于 沉 降 ， 即 沉 降高度 越 低 说 明有 机 化 改性 效 果 显 著 ， 反 之 ， 改性 效 果 差 以最 终 改性 绢 云 母填 充制 备 聚 丙烯 经紫 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．06．040

628· 北京科技大学 学 报 2004年第6期 外光照射处理后力学性能的变化来评价改性产 50 一◆一 30% 品的实际应用效果 40 40% 30 2实验结果与分析 20 一4一50% 2.1改性剂用量 10 -X一60% 在介质物料比为3，矿浆中固体的质量分数 0 10 20 304050 60 40%,改性时间30min,搅拌速度1200r/min,改性 沉降时间/min 温度20℃，pH值为7的条件下，进行了改性剂用 图2磨矿时料浆中固体的质量分数对改性效果的影响 量实验.结果如图1所示， Fig.2 Effect of the mass fraction of slurry on surface 35 modification 一*一用量0.5% 30 -■一用量1.0% 浓度的增大，系统的粘度增大，料浆的流动性恶 20 一4一用量1.5% 化，被剥磨物料易于粘附于介质表面从而减弱介 一X一用量2.09% 质对物料的研磨和冲击作用.所以应选择适当 10 一-X-用量25% 的料浆浓度来优化改性条件，由图2可以看出， 一0一用量3.0% 当料浆中固体的质量分数低于40%，改性效果随 20 30 4050 60 7080 磨矿浓度增大不断增强；但高于40%，效果又下 沉降时间/min 图1改性剂用量对改性效果的影响 降.在料浆中固体的质量分数为40%的条件下实 Fig.1 Effect of the dosage of modification agent on surface 施磨矿和改性，可达到最佳效果 modification 2.4改性时间 分别以5,10,15,30,45,60min作为改性时间 结果表明：随着改性剂用量从0.5%增加到 进行改性，实验结果如图3所示， 3.0%,在规定的测试时间内沉降距离逐渐减小； 一◆一5min 当改性剂用量为3%时，在规定测试的时间内沉 -■一10min 降距离最小.说明改性后的矿粒已经很好地分散 -15 min 在有机溶液中，再增大用量成本也随之上升.所 25 改性时间 以确定改性剂用量3%时为改性剂的最佳用量， -30 min 15 -米-45min 22介质物料比 -●-60min 在改性剂用量为3%的条件下，以2,3,4,5,6 20 % 40 50 60 作为介质物料比分别实验，实验结果表明：当介 沉降时间min 质物料比为2时，由于介质量太少，研磨接触作 图3改性时间对改性效果的影响 用小，不能对矿物表面有效激活，改性效果差： Fig.3 Effect of grinding time on surface modification 当介质物料比上升到4,5,6时，改性效果并没有 随着物料比的上升而改善，反而越来越差.因此， 结果表明，在实验的水平范围内改性时间对 介质物料比对改性效果存在一个最佳值.过小， 改性效果的影响较小，但仍存在一个最佳值.由 不能在矿物表面形成活性中心；而过大则对反应 图中可以看出，当改性时间为30mn时，改性矿 产物产生冲击剥离，反而使改性效果降低.本实 粒在煤油中的沉降距离最小，分散效果最好，所 验中当介质物料比为3时，改性效果最佳，此时 以确定改性时间为30min 改性后矿粒沉降高度最低， 2.5改性温度 23磨矿浓度 磨矿介质、物料和搅拌器之间相互摩擦，导 磨矿时料浆中固体的质量分数对改性效果 致磨矿体系内发热，是湿法超细改性过程的现象 的影响见图2.结果表明，在搅拌磨的超细改性过 之一.改性过程中，考察温度对改性的影响，以 程中，矿浆浓度是一个很重要的工艺参数.料浆 便对磨矿过程的温度调节进行控制.在现有实验 浓度过小，剥磨效率则随之降低：但是，随着料浆 确定条件的基础上，以10,20,30,50,70℃作为改

一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 外 光 照 射 处 理 后 力 学 性 能 的变 化 来 评 价 改 性 产 品的 实 际应 用 效 果 实 验 结 果 与 分 析 改 性剂 用 量 在 介 质物 料 比为 ， 矿 浆 中 固体 的质 量 分 数 ， 改性 时 间 ， 搅 拌 速 度 ， 改性 温度 ℃ ， 值 为 的条 件 下 ， 进 行 了 改性 剂 用 量 实验 结 果 如 图 所 示 亡月，几 被月世蜕留日 七 ‘ 一 山一 一 沉 降时 间 图 磨矿 时料 浆 中固体 的质量 分数对 改性效果 的影 响 到陇 叮 访 。 一书止昌 一 一 用量 戒尹 一坚 ’ 既 一 用 量 ’ · ” 。 甘二一一 ’ 一 一 用量 仍‘ 一发 一 用量 盘被、留蟋，口 一 一 用量 一一 ‘ 一一 二 沉 降时 间 图 改性剂用 量对 改 性效 果 的影 响 落 比 沙 拄 郎 访 袍世蜕︸圈日已 结 果 表 明 随着 改 性 剂 用 量 从 增 加 到 ， 在 规 定 的测 试 时 间 内沉 降距 离逐 渐 减 小 当 改性 剂 用 量 为 时 ， 在 规 定 测 试 的 时 间 内沉 降距 离最 小 说 明 改性 后 的矿 粒 己 经很 好 地分 散 在 有机 溶 液 中 ， 再 增 大用 量 成 本 也 随之 上 升 所 以确 定 改 性 剂 用 量 时 为 改性 剂 的最 佳 用 量 介质 物 料 比 在 改性 剂用 量 为 的条件 下 ， 以 ， ， ， ， 作 为介 质 物 料 比分 别 实验 实验 结 果 表 明 当介 质 物料 比为 时 ， 由于 介质 量 太 少 ， 研 磨 接触 作 用 小 ， 不 能对 矿 物 表 面 有效激 活 ， 改性效 果 差 口， 当介质 物 料 比上 升 到 ， ， 时 ， 改性 效 果 并 没 有 随着物料 比 的上 升 而 改善 ， 反 而越 来越 差 因此 ， 介质 物料 比对 改 性 效 果 存 在 一 个 最 佳 值 过 小 ， 不 能在 矿物 表 面形 成 活性 中心 而 过 大 则 对 反应 产 物 产 生冲 击 剥 离 ， 反而 使 改性 效 果 降低 本 实 验 中当介质物料 比为 时 ， 改性 效 果 最 佳 ， 此 时 改性后 矿 粒沉 降高度 最 低 磨矿 浓 度 磨 矿 时 料 浆 中 固 体 的质 量 分 数 对 改 性 效 果 的影 响 见 图 结 果表 明 ， 在搅 拌磨 的超细 改性过 程 中 ， 矿浆 浓度 是 一 个很 重 要 的工 艺参 数 料 浆 浓 度过 小 ， 剥 磨 效率 则 随之 降低 但 是 ， 随着料 浆 浓度 的增 大 ， 系 统 的粘度 增 大 ， 料 浆 的流 动 性 恶 化 ， 被 剥 磨物 料 易于粘 附于介 质表 面 从 而 减弱 介 质 对 物料 的研 磨 和 冲 击 作用 ‘侧 所 以应 选 择 适 当 的料 浆浓 度 来 优 化 改性 条 件 由 图 可 以看 出 ， 当料 浆 中 固体 的质量 分 数 低 于 ， 改性 效 果 随 磨矿 浓 度 增 大不 断增 强 但 高 于 ， 效果 又 下 降 在 料 浆 中 固体 的质 量 分 数 为 的条 件下 实 施 磨 矿和 改性 ， 可达 到 最 佳 效 果 改性 时 间 分 别 以 ， ， ， ， ， 作 为改性 时 间 进 行 改性 ， 实验 结 果 如 图 所 示 一 一 一 一 一 一盛 一 一一二一 沉 降时 间 图 改性 时 间对 改性效果 的 影 响 · 幻 结果 表 明 ， 在 实验 的水 平 范 围 内改性 时 间对 改 性 效果 的影 响较 小 ， 但 仍 存 在 一 个 最 佳值 由 图 中可 以看 出 ， 当 改性 时 间为 时 ， 改性矿 粒 在 煤 油 中 的沉 降距 离 最 小 ， 分 散 效 果 最 好 ， 所 以确 定 改性 时 间为 改 性温 度 磨 矿 介 质 、 物 料 和 搅 拌 器 之 间相 互 摩 擦 ， 导 致 磨矿 体系 内发 热 ， 是湿 法超 细 改性 过程 的现 象 之 一 ‘ 改性 过程 中 ， 考 察温度 对 改性 的影 响 ， 以 便对 磨矿过 程 的温度 调 节进 行 控 制 在现 有 实验 确 定 条 件 的基 础 上 ， 以 ， ， ， ， 作 为改

Vol.26N0.6 林海等：绢云母质二维纳米薄片材料机械力化学改性及应用研究 ·629 性温度进行实验，结果表明，矿粒的沉降距离随示.结果表明，矿浆偏酸或偏碱性均不利于改善 改性温度升高先升高后降低，当改性的温度为 改性效果，当矿浆H=7时沉降距离最小，改性效 20℃时，沉降距离最小，改性效果最佳. 果最好、 2.6矿浆pH值 pH值，通过影响钛酸酯偶联剂在溶液中的 3改性产品填充PP后性能测试 解离状态和矿物表面形态，对矿物和药剂间的反 应产生影响，从而导致不同的改性效果.实验分 在上述最佳改性条件下的改性绢云母质二 维纳米薄片材料，分别以0,10%，20%，30%的填 别选取pH=5,7,9进行改性实验，结果如图4所 料用量（质量比）在高速混合机共混后经单螺杆 挤出机挤出造粒，然后再经过切粒，注塑后制成 60 塑料样条.实验分别用1500WGa-In紫外灯照射 40 一◆pH=5 0,24,48,80h,拉力实验参照GB/T1040一1992的 30 一■一pH=7 规定进行，实验设备为深圳SANS公司产CMT pH=9 20 5504型材料实验机，拉伸速率为10mm/min,实验 10 结果见表1. 0 10 20 四 40 50 60 表】结果显示，屈服强度随紫外光照射时间 沉降时间min 延长均有所下降，但添加改性云母粉的PP复合 图4pH值对改性效果的影响 材料的下降幅度远小于纯PP;而弹性模量随紫外 Fig.4 Effect of pH value on surface modification 光照射时间的延长均有不同程度的增加：伸长率 表1PP/云母紫外线照射前后的拉伸性能 Table 1 Tensional performance of PP/sericite before and after ultraviolet radiation 屈服强度，cMPa 弹性模量，E/GPa 伸长率，6/% PP/云母- uv24 uv48 uv80 uv0 uv24 uv48 uv80 uv24 uv48 uv80 100/0 30.8 28.324.6 22.80.79 0.96 0.89 0.75 159.8 33.212.0 10.2 90/1032.4 31.930.228.90.881.131.08 1.04 88.7 23.914.5 13.7 80/2028.9 29.426.826.10.961.261.191.27 61.3 19.9 13.4 12.9 70/3029.128.826.025.11.031.30 1.271.28 58.515.7 12.7 10.5 注：uv0,uv24,uv48,uv80表示经紫外光照射0,24,48,80h 的变化规律与屈服强度类似.从表1的结果还可 绢云母质二维纳米材料与有机体之间具有很好 以看出，云母的添加量存在一最佳值，当添加量 的相容性，同时由于纳米材料具有高度的光学非 为10%时，性能最佳，从上述实验结果可以看出， 线性，使其具有强烈的吸收紫外线性能 改性后的绢云母质二维纳米材料具有强烈的吸 (3)纳米材料在有机机体中的分散一直是人 收紫外线能力，对于提高PP的抗老化具有重要 们研究的课题，而二维纳米材料由于其颗粒粒度 意义 较大，其分散相对容易，它的研究与开发为解决 纳米材料在有机机体中的分散提供了有效途径 4结论 参考文献 ()采用机械力化学方法对绢云母质二维纳 米材料实施有机化改性过程中，改性剂用量、介 1郑水林.非金属加工技术与设备M.北京：中国 质物料比、磨矿浓度、改性温度及pH值对改性效 建材工业出版社，1998 2丁浩，卢寿慈，张克仁，等.矿物填料湿化超细表面 果有较大影响，而改性时间影响较小. 改性工艺的影响因素与特点).中国粉体技术， (2)PP/云母复合材料的拉伸实验表明，纯聚 1998(2):19 丙烯(PP)受紫外线照射后屈服强度、伸长率下降 3林海，李定一.矿浆流态对煤系煅烧高岭土超细粉 幅度很大，而PP/绢云母复合材料的屈服强度、伸 碎的影响和控制[].中国非金属矿工业导刊，1999， 长率下降幅度很小，说明经机械力化学改性后， 6:20

、 三 林海等 绢 云 母质二 维 纳米 薄片材料机械 力化学改 性 及 应用研 究 ， 性温 度 进 行 实验 结 果表 明 ， 矿 粒 的沉 降距 离 随 改 性温 度 升 高 先 升 高 后 降低 ， 当 改 性 的温 度 为 ℃ 时 ， 沉 降距 离 最 小 ， 改性 效 果 最 佳 矿 桨 值 值 ， 通 过 影 响钦 酸 醋偶 联 剂 在 溶 液 中 的 解 离状 态和矿物表 面形态 ， 对矿物和 药剂 间 的反 应 产 生 影 响 ， 从 而 导 致 不 同 的改 性效 果 实验 分 别选 取 ， ， 进 行 改 性 实验 ， 结果 如 图 所 示 结 果表 明 ， 矿 浆 偏 酸 或 偏 碱 性 均 不 利 于 改 善 改性 效果 当矿 浆 时沉 降距 离最 小 ， 改性 效 果 最 好 、 卜 一 ， 一 ， 一 一一一口 ，一 匕尸尸一 一 一 一 一 二 二 一 伟、 越世留书︸日白 〔 一一一 一二一一 上一一 一 一 一上一一一 一一 上一一 一一一一一习 沉 降时 间 图 值 对 改 性 效 果 的 影响 改 性 产 品 填 充 后 性 能测 试 在 上 述 最 佳 改 性 条 件 下 的改 性 绢 云 母 质 二 维 纳 米 薄 片材料 ， 分 别 以 ， ， ， 的填 料 用 量 质 量 比 在 高速 混 合 机共 混 后 经 单 螺 杆 挤 出机 挤 出造 粒 ， 然 后 再 经 过 切 粒 ， 注 塑 后 制 成 塑 料 样 条 实验 分 别 用 ， 紫 外灯 照 射 ， ， ， ， 拉 力 实验 参 照 〕 汀 一 的 规 定进 行 ， 实验 设备 为深 圳 公 司产 型材料 实验机 ， 拉 伸速 率 为 公 ， 实验 结 果 见 表 表 结 果显 示 ， 屈 服 强度 随 紫外 光 照 射 时 间 延 长 均 有所 下 降 ， 但 添加 改性 云 母 粉 的 复合 材料 的下 降幅度 远 小于 纯 而 弹性模 量 随紫外 光 照 射 时 间 的延长 均 有不 同程度 的增 加 伸长 率 表 云 母 紫外 线 照射 前后 的 拉 伸 性 能 滋 代 云 母 屈 服 强 度 ， 氏月讨 弹性 模量 ， 伸长 率 ， 咨 山，曰 ，︺只了 注 ， ， ， 表示 经 紫外光 照 射 ， ， ， 的变 化 规律 与 屈 服 强度 类 似 从 表 的结 果还 可 以看 出 ， 云 母 的添 加 量 存 在 一 最 佳 值 ， 当添 加 量 为 时 ， 性 能最佳 从 上述 实验 结果 可 以看 出 ， 改性 后 的绢 云 母 质 二 维纳 米 材 料 具 有 强 烈 的 吸 收 紫外 线 能力 ， 对 于 提 高 的抗老 化 具 有 重 要 意 义 结论 采用 机械 力 化 学 方 法 对 绢 云 母 质 二 维 纳 米 材料 实施 有 机化 改性 过 程 中 ， 改性 剂 用 量 、 介 质 物 料 比 、 磨矿 浓 度 、 改性温 度 及 值 对 改性 效 果有 较 大 影 响 ， 而 改性 时 间影 响较 小 云 母 复合 材料 的拉伸 实验 表 明 ， 纯 聚 丙烯 受紫 外 线 照 射 后 屈 服 强 度 、 伸 长 率 下 降 幅度 很大 ， 而 绢 云 母 复合材 料 的屈 服 强度 、 伸 长 率 下 降幅度 很 小 ， 说 明经 机 械 力化 学 改性 后 ， 绢 云 母 质 二 维 纳 米 材料 与 有 机 体 之 间具 有 很 好 的相容性 ， 同时 由于 纳米 材料 具 有 高度 的光 学非 线 性 ， 使其 具 有 强 烈 的吸 收紫外 线性 能 纳 米 材料 在 有 机 机 体 中 的分 散一直 是人 们 研 究 的课题 ， 而 二 维纳 米材料 由于 其颗 粒粒 度 较 大 ， 其 分 散 相 对 容 易 ， 它 的研 究 与 开 发 为解 决 纳米材料 在有机机 体 中的分 散提 供 了有 效途 径 参 考 文 献 郑 水 林 非金 属矿 加 工 技术与 设 备 北 京 中国 建 材 工 业 出版 社 ， 丁浩 ， 卢 寿 慈 ， 张 克仁 ， 等 矿物填料 湿 化超细 表 面 改 性 工 艺 的影 响 因 素与特 点 中国粉体技术 ， 林海 ， 李 定一 矿 浆流 态 对 煤 系缎烧 高 岭 土 超 细粉 碎 的影 响和 控 制 叨 中 国非金 属矿 工 业 导刊 ，

·630 北京科技大学学报 2004年第6期 4林海，李定一，陈秀枝，等.超细煤系煅烧高岭土颗 化焙烧产品测试与分析).北京科技大学学报， 粒的物理化学性质与表面改性).北京科技大学学 2001,23(4):302 报，1999,21(6)：516 6林海，王英杰，李天昕，等.搅拌磨超细粉磨金精矿 5林海，宋存义，金龙哲，等改性煤系煅烧高岭士晶 工艺的优化).北京科技大学学报，2004,26(3：233 Mechanochemical Modification and Application of Two-dimension Sericite Flaky Nano-materials LIN Hai",KANG Weigang",HUANG Man",DING Dao2,XU Xia 1)Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Material School,China University of Geosciences,Beijing 100083,China 3)Beijing Building Materials Acadamy,Beijing 100041,China ABSTRACT The mechanochemical surface modification of two-dimension sericite flaky nano-materials was in- vestigated through the grinding of a stirred mill.With titanite as the surface modification agent of sericite,the effects of the dosage of modification agent,massic ratio of midium/sericite,density of slurry,grinding time,temperature and pH value on the surface modification were analyzed.The properties of polypropylene(PP)filled with the modi- fied filler were tested.The result shows that it is feasible to modificate two-dimension sericite flaky nano-materials mechnochemically and the composite materials of PP filled with the modified filler have a better capacity of resist- ing ultraviolet radiation. KEY WORDS sericite;two-dimension nano materials;mechanochemistry;surface modification

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 林海 ， 李定一 ， 陈 秀枝 ， 等 超细 煤 系锻烧 高岭 土颗 粒 的物 理化学性质 与表面 改性 北京科技大学学 报 ， ， 林 海 ， 宋 存义 ， 金 龙 哲 ， 等 改性 煤 系锻烧 高 岭 土 晶 化 焙 烧 产 品 测 试 与 分 析 北 京 科 技 大 学 学 报 ， ， 林 海 ， 王 英杰 ， 李天 听 ， 等 搅 拌 磨 超细粉磨 金精 矿 工 艺 的优化 北 京科 技大 学学报 ， ， 初。 一 一 乙石 ’ ， 尺诫脚 肠 扩 ， 人匆’ ， 爪心 刀， 尤 砂 ， ， ， ， 们 ， ， 苦助 弓 ， 一 汕 一 ， ， ， ， 奴江 肺 毗 一 侧 访 一