无机纳米粒子_聚合物复合材料研究进展.pdf

第23卷第2期青岛化工学院学报Vol.23No.2
2002年6月JournalofQingdaoInstituteofChemicalTechnologyJun.2002

文章编号:1001-4764(2002)02-0027-04

无机纳米粒子/聚合物复合材料研究进展

朱连超,彭红瑞,张志

(青岛化工学院纳米材料研究所,山东青岛,266042)

摘要:综述了无机纳米粒子/聚合物复合材料的制备方法,纳米粒子的表面改性处理;
着重介绍了纳米粒子在改进聚合物力学、热学、电性能、光学性能等方面的应用。
关键词:无机纳米粒子;复合材料;改性
中图分类号:TB383文献标识码:A
ProgressinInorganicNano-Particle/PolymerComposite

ZHULian-chao;PENGHong-rui;ZHANGZhi-kun
(InstituteofNanostructuredMaterials,QingdaoInstituteofChemicalTechnology,ShandongQingdao266042)

Abstract:Thepreparationprocessesofinorganicnano-particle/polymercompositeand
thesurfacetreatmentmethodsfornano-particleswerebrieflyreviewedinthispaper.
Theapplicationsofnano-particlesforthemodificationofpolymerpropertieswereintro-
ducedindetail.
Keywords:inorganicnano-particle;composite;modification

用填料对高分子材料进行改性已有很长的历
纳米粒子改性高分子材料的理论基础
史,从最初的增量、降低成本,发展到后来的增强、1
增韧基体树脂以替代某些工程塑料,从注重力学纳米粒子改性高分子材料的理论体系至今尚
性能的提高进而开发功能性高分子材料,如生物未建立。认为不同物质的纳米粒子与不同的高分
医用高分子[1]、粘结性塑料磁体及压电体[2]、填充子之间作用机理不同;不同物质的纳米粒子与同
型导电塑料[3]、压敏塑料[4],PTC材料[5]、智能高一种高分子之间的作用机理也不相同。纳米粒子
分子材料[6]等。纳米材料是指由极细晶粒组成、特与高分子之间既有物理作用也有化学作用,物理
征维度尺寸在纳米数量级(1～100nm)的固体材作用是它们之间存在范德华力,即存在于高分子
料,与常规材料相比,纳米材料具有一些特有的效链之间的纳米粒子可以改变链间的作用力;化学
应,如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观作用是纳米粒子由于小尺寸使其表面活性点和大
量子隧道效应等,从而纳米材料表现出与常规材分子之间可以形成化学键的结合。改性后高分子
料不同的性能,这些性能为其在催化、滤光、磁介材料的特殊性能是由纳米粒子的表面效应、体积
质及新材料领域中的应用提供了广阔的天地。效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等综合作
将纳米粒子填充聚合物的研究工作对聚合物用的结果。
的填充改性还是对新型、多功能复合材料的开发
复合材料的制备方法
都有重要的实际意义。目前,聚合物/纳米复合材2
料已经成为材料学的一个研究热点。为进一步提高聚合物基复合材料的性能,增

收稿日期:2001-07-06
作者简介:朱连超(1976～),男,硕士研究生;指导教师:彭红瑞(1962～),男,高级工程师
28青岛化工学院学报第23卷

强各组分间的相互作用,把其中的一个或多个组溶的聚合物靠原位生成而嵌入无机网络中。
分以纳米尺寸或分子水平均匀地分散在聚合物基用溶胶凝胶法合成纳米复合材料的特点是:
体中便得到聚合物基纳米复合材料。与微观相分无机、有机分子混合均匀,可精密控制产物材料的
离型高分子复合材料的分散相尺寸0.1～1m成分,工艺过程温度低,材料纯度高,透明度高,有
相比,是非常微细的分散。聚合物基纳米复合材料机相与无机相以分子间作用力、共价键结合,甚至
制备方法主要有以下五种。因聚合物交联而形成互穿网络。缺点在于:因溶剂
2.1共混法挥发,常使材料收缩而易脆裂;前驱物价格昂贵且
共混法是一种传统的方法,也是最常用、最简有毒;因找不到合适的共溶剂,制备聚苯乙烯
单的制备纳米复合材料的方法。它是指在机械力(PS)、聚丙烯(PP)、PE(聚乙烯)等常见品种的纳
作用下将纳米粒子直接加入到聚合物基体中进行米复合材料比较困难。
混合,具体可分为:普通机械共混,溶液共混,乳液2.5其它方法
共混,熔融共混等。除此之外,如离子交换法[8]等在聚