有机化蒙脱土的热稳定性分析

蒙脱土与聚合物进行熔融共混时，必须经受较高的加工温度和较长的加工时间，因此，有机蒙脱土的热稳定性是影响复合材料加工质量的关键因素。Na-MMT及三种有机蒙脱土的TG和DTG曲线如图2-5所示。

图2-5　Na-MMT及OMMT的热重图谱分析(www.xing528.com)

由于在TG测试前，所有蒙脱土试样均在真空干燥箱中80℃下干燥48h，所以，100℃以下几乎没有质量损失。由图2-5 可知，Na-MMT 在550℃之前几乎没有质量损失，在整个测试温度范围内，Na-MMT的热分解过程表现为一步分解的特性。Na-MMT在583℃开始热降解，642℃达到最大分解速率，整个热分解过程质量损失为3.28%，其可以归为蒙脱土的脱羟基作用[71]。这表明在测试温度范围内Na-MMT结构相对稳定并且能一直保持层状结构。而对于CTAB-MMT来说，其热分解过程呈现为三个阶段。其DTG曲线上237℃、313℃、408℃处的三个失重峰代表三个分解过程。第一个峰对应于通过范德华力物理吸附在蒙脱土片层表面的CTAB的分解过程（210~270℃）；第二个峰是插层进入层间及层间吸附的CTAB的热分解过程（270~350℃）；第三个峰则对应与硅氧四面体和铝氧八面体进行插层置换或结合的有机改性剂阳离子的分解过程（350~420℃）[65, 71, 131]。Bz-MMT的DTG曲线则呈现为一个405℃的主峰并带有359℃和437℃两个肩峰，这可以归为插层进入蒙脱土层间的Bz的热分解及分解产物的再次分解。除此之外，SDBS-MMT的热分解过程呈现出两步分解的特征。其DTG曲线在488℃和530℃处出现两个失重峰。第一个峰代表物理吸附在蒙脱土片层表面的SDBS的分解过程，第二个峰则是蒙脱土片层间的SDBS的分解过程。

如图2-5所示，SDBS-MMT和Bz-MMT的热稳定性明显优于CTAB-MMT，这是由SDBS和Bz的热稳定性高于CTAB所致。同时，三种有机蒙脱土的热分解温度也明显高于三种有机改性剂（CTAB、194℃[71]，Bz、276℃和SDBS、450℃[122]），这表明插层进入蒙脱土层间的有机改性剂的热稳定性得到提高，这是由蒙脱土片层的阻隔屏蔽效应所致。聚苯硫醚的加工温度在300℃左右，从加工温度考虑，Bz-MMT和SDBS-MMT更适用于聚苯硫醚的熔融插层加工过程。