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聚乙烯醇(PVA)是一种应用于纺织、涂料、粘结剂等重要的原料。多年来,有很多对PVA进行改性的研究,拓展了其应用范围。本文利用溶液混合法制备了一种PVA/拟勃姆石纳米复合材料,并对其结构及多项性能进行讨论和研究。论文内容主要包括三个部分: (1)拟勃姆石纳米短棒的合成 以异丙醇铝和醋酸为原料,通过溶胶凝胶法制备了拟勃姆石纳米短棒。透射电镜图像显示,除了水热反应温度对拟勃姆石纳米粒子长径比有影响外,其他反应条件对纳米粒子形貌没有明显影响。 (2) PVA/拟勃姆石纳米复合材料制备 通过混合PVA和拟勃姆石纳米粒子溶液并浇铸成膜,制备了PVA/拟勃姆石纳米复合材料。扫面电镜图像显示,拟勃姆石纳米短棒在PVA基体中保持良好的分散,基本维持了PVA原有的透明性。随着拟勃姆石纳米短棒含量的升高,PVA/拟勃姆石纳米复合材料的氧指数也明显升高。拟勃姆石有效提高了PVA的阻燃性是由于拟勃姆石受热分解产物中的水分子和Al2O3分别对气相阻燃和凝聚相阻燃作出了贡献。TGA数据显示,拟勃姆石虽然在低温范围内促进了PVA的热分解,但是在高温范围内却提高了其稳定性。另外,拟勃姆石纳米短棒的加入虽然降低了PVA复合材料的断裂伸长率,但是却提高了材料其他力学性能,如拉伸强度和模量等。 此外,本论文还通过静电纺丝法成功制得了PVA/拟勃姆石纳米纤维。高拟勃姆石填充量的纳米纤维在煅烧后依然维持了原有的形貌,说明拟勃姆石热分解产物Al2O3具有良好的自支撑性能,这也为制备多孔Al2O3材料提供了一个新途径。 (3) PVA/拟勃姆石纳米复合材料透明性研究 通过紫外可见分光光度计、光散射仪等发现,PVA/拟勃姆石纳米复合材料透明性受到三个有利因素的影响:第一,PVA与拟勃姆石折射率较接近,满足材料透明条件中的“折射率相匹配”原则;第二,拟勃姆石粒子尺寸为纳米级别,有效减少了光散射;第三,PVA高分子链能够以氢键作用吸附在拟勃姆石纳米粒子表面,不但能防止其团聚,而且还避免了PVA与勃姆石之间的“剥离”。进一步研究还发现,拟勃姆石纳米粒子溶液受pH值影响很大,较高的pH值会导致拟勃姆石纳米粒子之间发生团聚甚至沉淀。而且,较低浓度的PVA不但无法让拟勃姆石纳米粒子分散更稳定,反而会促使拟勃姆石纳米粒子发生团聚。