聚合物基有机无机纳米复合材料的制备和性能.pdf

第7卷第1期建筑材料学报V01．7．N0．1
2004年3月JOURNALOFBUILDINGMATERIALSMar．，2004

文章编号：1007—9629(2004)01—0058—08
聚合物基有机无机纳米复合材料的制备和性能

任杰，一，刘艳，唐小真
(1．同济大学材料科学与工程学院，上海200092；
2．上海交通大学高分子材料科学与工程系，上海200240)

摘要：阐述了聚合物基有机无机纳米复合材料的制备方法，包括层间插入法、溶胶一凝胶
法、共混法、原位聚合法、分子自组装及组装法、辐射合成法，介绍了聚合物基有机无机纳
米复合材料的优异性能，最后展望了聚合物基有机无机纳米复合材料的应用前景．
关键词：纳米复合材料；制备方法；性能
中图分类号：TU599文献标识码：A

PreparationandPropertiesofPolymeric
Organic-inorganicNanocomposites

RENJig．L儿Yah．TANGXiao-zhen
(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，TonNiUniversity，Shanghai200092，China；
2．DepartmentofPolymerScienceandEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)

Abstract：Inthispaper，preparationandpropertiesofpolymericorganic—inorganicnanocompositesare

summarizedup．Thepreparationsincludeintercalation，sol—gel，blending，in—situpolymerization，

molecularself—assemblingandradiationpolymerization．Potentialapplicationprospectsofthismaterials

arealsoevaluated．

Keywords：nanocomposites；preparation；properties

纳米复合材料是由2种以上的吉布斯固相至少在一个方向上以纳米级复合而成的材料⋯．纳
米相与其它相间通过化学或物理作用在纳米水平上复合，其相分离尺寸不超过纳米数量级，因此，
纳米复合材料与具有较大微相尺寸的传统复合材料在结构和性能上有明显差别．无机纳米粒子或
层状物具有相当大的比表面积，当将其加入到聚合物基体中时，无机相和聚合物之间会产生非常强
的界面相互作用，从而使聚合物的性能得到很大的提高，且表现出许多不同于一般宏观复合材料的
力学、热学、电学、光学等性能．这不仅为聚合物改性开辟了一个新的领域，同时也为设计和开发高
性能多功能聚合物基有机无机纳米复合材料提供了新的途径_2』．

1聚合物基有机无机纳米复合材料的制备

聚合物基有机无机纳米复合材料的制备方法主要有层间插入法、溶胶一凝胶法、共混法、原位
聚合法、分子自组装及组装法、辐射合成法等，下面分别阐述．

收稿日期：2002—11—29；修订日期：20030625
基金项目：上海市青年科技启明星计划资助项目(OOQEI4047)；上海市重点学科建设基金资助项目；上海市科技发展基金纳
米专项．
作者简介：任杰(1965一)，男，江苏人，同济大学副教授，上海交通大学在职博士生
．

第1期任杰等：聚合物基有机无机纳米复合材料的制备和性能59

1．1层间插入法
层间插入法是利用层状无机物(如粘土、云母等层状金属盐类)的膨胀性、吸附性和离子交换功
能，使之作为无机主体，将聚合物(或单体)作为客体插入于无机相的层间，制得聚合物基有机无机
纳米复合材料．层状无机物是一维方向上的纳米材料，其粒子不易团聚且易分散，层间距离及每
层厚度都在纳米尺度范围1～100Ylm内．层状矿物原料来源极其丰富价廉，其中，层间具有可交换
离子的蒙脱土是迄今制备聚合物／粘土杂化复合材料(polymer／clayhybrids，简称PCH)的最重要的
研究对象．插入法大致可分为4种：(1)熔融插层聚合l5]．先将聚合物单体分散并插入到层状硅
酸盐片层中，然后进行原位聚合．利用原位聚合时所放出的大量热量，克服硅酸盐片层间的库仑力，
硅酸盐片层发生剥离，从而使硅酸盐片层与聚合物基体以纳米尺度复合；(2)溶液插层聚合_6．将
聚合物单体和层状无机物分别分散到某一溶剂中，充分分散后，混合到一起并搅拌一定时间，使单
体进入无机物层间，然后在合适的条件下使聚合物单体聚合；(3)聚合物熔融插层l．先将层状无
机物与