聚合物-无机纳米复合材料的研究进展.doc

聚合物_无机纳米复合材料的研究进展（完整版）实用资料
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第18卷第2期2003年6月
天津轻工业学院学报
JOURNALOFTIANJINUNIVERSITYOFLIGHTINDUSTRY
Vol.18No.2Jun.2003
聚合物/无机纳米复合材料的研究进展
Ξ
高留意,邬素华,文志红
(天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津300222
摘要:对纳米复合材料进行简单分类,讨论了聚合物/无机纳米复合材料的制备方法。并对国内外的研究进展进行了探讨。
关键词:聚合物;纳米复合材料:插层法;溶胶2凝胶法;共混
中图分类号:TQ322.2文献标识码:A文章编号:10012456X(20030220026204
ADVANCEINTHERESEARCHOFTHEPOLYMER/INORGNANOCOMPOSITES
GAOLiu2yi,WUSu2hua,WENZhi2hong
(CollegeofMaterialsScienceandUniversityofSci2
enceandTechnology,
Abstract:Inthisclassified.ThePreparingmethodofpolymer/discussed.RecentdevelopmentofthisfieldathomeandKeywords:;nanocomposites;intercalation;sol2gel;blend
纳米复合材料起源于80年代初,近几年已得到迅速发展,它是多学科交叉的研究领域,涉及范围很广,包括无机、有机、物理、生物等许多学科。纳米材料是在三维空间中基本单元体至少有一维处于纳米尺度范围内(1nm—100nm的材料。纳米粒子具有3个基本特性:表面和界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应。纳米复合材料可分为两大类:非聚合物纳米复合材料和聚合物纳米复合材料。非聚合物纳米复合材料又可分为:①金属/金属;②金属/陶瓷;③陶瓷/陶瓷。聚合物纳米复合材料可分为:①有机/无机纳米复合材料:聚合物基和无机材料基。②聚合物/聚合物纳米复合材料:分子复合、原位复合和微纤/基体。金属、陶瓷领域的纳米材料开发较早,聚合物纳米复合材料开发较晚。由于聚合物基无机纳米复合材料既具有纳米粒子的表面和界面效应、小尺寸效应,又具有密度小、强度高、耐腐蚀、易加工等诸多优良特性。使它呈现了不同于常规聚合物复合材料的特性。纳米粒子的加入改善了聚合物的刚性、韧性、强度,提高了聚合物的透光性、导热性和导电性。这些特点受到了
材料界及产业界的高度重视。在有机/无机纳米复合材料中最有发展前景的复合材料就是聚合物插层复合材料。具有层状结构的无机化合物主要是硅酸盐矿物,它包括高岭土、滑石、膨润土、云母4大类,其中膨润土的主要成分为含有蒙脱土的层状硅酸盐、钠蒙脱土、锂蒙脱土和海泡石等可用于制备聚合物/层状纳米硅酸盐复合材料(PLS。膨润土是用插层法制备有机/无机纳米复合材料最重要的一类无机物。
1聚合物/无机纳米复合材料的制备方法
聚合物/无机纳米复合材料的制备方法大致分为4类:溶胶-凝胶法、插层法、共混法、在位分散聚合法等。1.1
溶胶-凝胶法(SOL2Gel[1]该方法主要是将硅氧烷或金属盐等前驱物(水溶性盐或油溶性醇盐溶于水或有机溶剂中形成均质溶液,溶质发生水解反应生成纳米级粒子并形成溶胶,溶胶经蒸发干燥转变为凝胶,再干燥可制得纳米复合材
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收稿日期:2002210216
33作者简介:高留意(1968-,女,天津市人,助理实验师。

料。此法还可细分成:①前驱物溶于聚合物溶液再溶胶凝胶,②生成溶胶后与聚合物共混再凝胶,③前驱物存在条件下先进行单体聚合再凝胶化。④前驱物和单体溶于溶剂中,让水解和聚合同时进行,使一些不溶的聚合物靠原位生成而嵌入无机网络中。溶胶-凝胶法合成纳米复合材料的主要特点:这种方法可以在温和的条件下进行,两相分散均匀,可控制反应条件和无机组分的比率。缺点在于在凝胶干燥中,由于溶剂及水分容易挥发导致材料收缩脆裂[2]
1.2插层法[3]
插层法可分为插层聚合和插层复合两类。插层聚合法即先将聚合物单体分散插层进入层状无机化合物片层之间,然后进行原位聚合,利用原位聚合释放出大量热能克服片层之间的层间相互作用力,使其剥离,从而使层状化合物片层与聚合物基体以纳米尺度相复合。按聚合反应类型不同,插层聚合也可以分成插层缩聚和插层加聚两类。
插层复合法是制备聚合物/
复合材料的主要方法,
,破坏其片层结构,
元并均匀分散在聚合物基体中,以实现聚合物与层状无机化合物在纳米尺度上的复合。所得到的纳米复合材料可将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性及介电性完美的结合起来,使其具有强度高与耐热性高等特点,具有良