聚合物纳米复合材料-课件1.ppt

1、为什么对纳米微粒进行表面修饰，为什么对纳米微粒进行表面修饰，为什么对纳米微粒进行表面修饰，进行纳米微粒表面物理修饰，进行纳米微粒表面化学修饰(酯化反应法，偶联剂法，表面接枝改性法)，介绍纳米微粒表面修饰的意义，介绍目前常用的物理和化学修饰方法。 (2)表面接枝改性法、(I )聚合和表面接枝同步进行法在无机纳米粒子表面具有强自由基捕捉能力的单体被引发剂完成聚合的同时，立即被无机纳米粒子表面强自由基捕捉，使高分子链与无机纳米粒子表面化学结合，实现粒子表面的接枝定义：通过化学反应将高分子链接到无机纳米粒子表面的方法称为表面接枝法，()粒子表面聚合生长接枝法是单体通过引发剂直接从无机粒子表面开始聚合，

2、诱发生长，从而完成粒子表面高分子包复的方法，该方法的特点是接合技术率高， a .在粒子表面导入双键即在一部分无机氧化物的表面具有化学键的羟基通过羟基的设定修正反应，导入反应官能团，进行接枝，b在粒子表面导入能够引发聚合的活性点，使单体在粒子表面生长为聚合物，等离子体表面处理的作用深度为表面极薄的层(数纳米比起化学处理，独特之处在于对环境无污染。 有报告称，对有机材料和无机材料进行等离子体处理时，材料表面会产生自由基，乙烯基单体可以接枝聚合。 接枝率高，但难以控制接枝链的结构和分子量，()偶连接枝法这一方法是纳米粒子表面的官能团与高分子的直接反应形成的接枝，接枝反应可以用下式表示：硫化镉，该方法

3、的优点可以预先设定聚合物，结构明确在有机溶剂和高分子中的分散性大幅提高，根据需要可以制造含量多、分布均匀的纳米添加高分子复合材料。 a :充分发挥无机纳米粒子和高分子各自的优点，实现最佳设计，可以制作出具有新功能的纳米微粒子。 注意：接枝的高分子并非在所有溶剂中都具有良好的长期分散稳定性，接枝的高分子必须与有机溶剂相溶才能稳定分散，目标铁氧体纳米粒子是聚丙烯酰胺接枝，在水中具有良好的分散性。 聚合物/纳米复合材料、复合材料的定义和特征复合材料的定义：由于两种以上的不同性质或不同结构的材料，在一定工艺中复合的性能优于原单一材料的多相固体材料。 内涵：微观上不均匀相的材料成分材料的性能差异大，组成

4、复合材料的性能得到很大改善。 15、我们生活在复合材料中。 16、燕窝：泥土草复合材料、17、演化复合材料贝壳、复合材料的基本结构模式复合材料由基体和增强剂两种成分组成的增强剂(增强相、增强体):复合材料中独立形态分布于整个基体的分散相，该分散相性能优异，能显着改善和增强材料性能。 加强剂(相)比基体硬，强度、模量比基体大，或具有其他特性。 也可以是纤维状、颗粒状或分散状。 增强剂(相)与基体之间存在明显的界面。决定复合材料性能的三个要素，构成材料的性能构成材料的形状和复合材料的结构二相间的结合方式，20，金属系复合材料陶瓷系复合材料高分子复合材料聚合物系纳米复合材料，是将各种纳米单元和有机高

5、分子材料用各种方法复合成形而成的具有至少一种分散相的一维尺度(例如， 长度、宽度、厚度)为100nm以内新型复合材料所采用的纳米单元分为金属、无机物、高分子等，聚合物/纳米复合材料为纳米纤维(碳纳米管、纤维素晶须、凹棒土)层状无机物纳米粒子(CaCO3、SiO2、t schhh层状硅酸盐纳米复合材料、纳米管、纳米粒子和无机-有机复合材料、3 .层状硅酸盐纳米复合材料的结构和性能、层状硅酸盐纳米复合材料、层状硅酸盐和聚合物以某种形式以纳米级分散的复合材料。 层状硅酸盐纳米复合材料的定义，这种复合材料是日本学者于1987年创立的，当时制造了尼龙6插层硅酸盐纳米复合材料。 此后，研制了聚酰亚胺插层硅

6、酸盐纳米复合材料。 商品化的插层纳米复合材料作为工程塑料应用于汽车零件。1 stcommerciallaunchstepassistonastro (星形品牌汽车) and Safari Van (通用汽车)、层状硅酸盐的种类、层状硅酸盐、高岭土、蒙脱石、伊利土该粘土的硅酸盐片层之间碱金属离子层状硅酸盐的结构，Na，si氧化物，al/mg/Fe氧化物/hydroxide，si氧化物，Na，50nm - 300nm， 1 nm比表面积极大、模量高的情况与以往的增强填料相比，仅通过降低层状硅酸盐的含量，就能够大幅度提高材料的性能减轻重量(2.5 wt% nanoclay vs. 25 wt% ta

7、lc )， 更好的加工性能(fastercyclingtimesandquickerfill )不需要改变特殊的生产线，层状硅酸盐纳米复合材料，粘土的有机化处理，有机化处理，粘土层间有大量的无机离子，有疏油性，利用离子交换有机阳离子层状硅酸盐的离子交换性，Sodium MMT*，Swollen “Organoclay”，R1*，R2，R3，CH3，n， 您可以选择是cl还是=Alkylammonium，或者您可以选择。 除了C12H25十二烷基三甲基氯化铵C16H33十二烷基三甲基氯化铵C18H37十八烷基三甲基氯化铵之外， 其他阳离子能与这种离子交换吗？有机铵盐改性粘土在酸性介质中水解，水中

8、的质子难以置换铵碱，表明由离子键形成的复合体比较稳定。 这是因为在离子键形成过程中，烷基和粘土产生比较显着的物理吸附作用。 烷基越大，该吸附作用(范德华力)越大。 因此，这种离子置换具有不可逆性。 插层剂的作用是，利用离子交换的原理改善进入蒙脱土片层间的扩张片层的间距层间的微小环境，将蒙脱土的内外表面从亲水性变换为疏水性，提高蒙脱土片层和聚合物分子链的亲和性，降低硅酸盐材料的表面能常用的插层剂有烷基铵盐、季铵盐、吡啶类衍生物和其他阳离子型表面活性剂、原位插层(in-situintercalationpolymm “溶液交错”(polymerintercalationfromsolution )

9、“熔融交错”(polymer melt intercalation ) polymer/layeredsilicatenanpcomposites 由于层状硅酸盐纳米复合物制造方法(插层法)、1 .原位聚合物化、粘土的硅酸盐片层具有高表面能，吸引大量聚合物单体的极性聚合物的极性一般比单体的极性低， 由于反应，薄片层表面的附着物的极性降低，吸附平衡被破坏，在极性吸引下，新的单体进入粘土的硅酸盐薄片层之间，持续反应直到薄片层完全剥离或反应中止为止。 在反应过程中，聚合时释放出的大量热能够克服硅酸盐片层结构之间的库仑力而剥离，硅酸盐片层结构和聚合物能够以纳米级复合。 优点：应用范围广，纳米复合材料的

10、性能可以通过控制聚合物的分子量来调节，蒙脱土片层在聚合物基体中的分散比较均匀，插层效果好。 缺点：并非所有高分子单体都适用该方法，在工艺过程长、条件复杂的聚合过程中，由于片材层的限制，单体在层间的聚合速度比在主体中的聚合速度慢，往往得到插层型纳米复合材料。 单体插层聚合的优缺点，2 .聚对苯二甲酸乙二醇酯(polymerintercalationfromsolution )，聚合物可以直接插层从水溶液到粘土矿物的层间区形成纳米复合材料。 其特点是：水溶液对粘土具有溶胀作用，有利于聚合物插层和粘土片层剥离，插层条件比其他方法温和，水性插层经济方便。聚合物插层法水溶液插层法、制造方法：水溶性聚合物

11、，例如聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙二醇和甲基纤维素等在水溶液中为层状粘土和插层聚合物乳液插层可以通过方便、简单的好方法，将分散的粘土直接利用橡胶类聚合物乳液进行插层，规模化进行，在一定范围内可以有效地控制复合体的组成比率，无环境污染。 聚合物插层法的乳液插层法中，调制方法：将一定量的粘土分散在水中，加入橡胶乳液，用大分子乳胶粒子穿过粘土片层进行隔离，乳胶粒径越小，分散效果越好。 之后，加入凝聚剂使整个体系共沉淀，除去水分，得到粘土/橡胶纳米复合材料。 优点：乳液插层法利用了许多聚合物具有乳液优势，工艺最简单，容易控制，成本最低。 缺点：粘土质量%含量高时(20% )，分散性不如反

12、应性插层法好。 使用该技术制造苯乙烯丁二烯橡胶/粘土、丁腈橡胶/粘土、氯丁二烯橡胶/粘土等纳米复合材料。 该方法可分为溶剂分子插入层通过有机溶剂降低蒙脱土片层间的表面极性，提高与聚合物的相容性这两个工序。 聚合物对插层溶剂分子的置换有机改性蒙脱石与聚合物溶液混合，聚合物高分子在溶液中通过溶剂插层进入蒙脱石的片层间，然后使溶剂挥发。 聚合物插层法的有机溶液插层法的优点是，聚合物通过吸附、交换作用(具有可层间交换的离子时)等插入蒙脱石层之间，得到的材料性能更稳定，可以简化复合工艺。 缺点：这种方法不一定能找到同时溶解聚合物和粘土的溶剂，而且大量使用溶剂对人体有害，污染环境。- Melt Proce

13、ssing (常规方法)、将聚合物在高于软化温度的温度下加热，或在静止条件或剪切力下与硅酸盐混合，将聚合物的直接插层放入硅酸盐片层中。3 .麦尔特交互、诺基西哈西瓦、et al、Polymer 44 (2003) 29332937、anovelcompoundingprocessusingnamontmorillonitewaterslure schematicfiguredepictingthecompoundingprocessforpreparingthench-csusingtheclayslurry， New method (加入了层状无机材料的悬浮液)，从聚合物熔融夹层熔融插层法的

14、特征、层状纳米复合材料的结构和性能、结构Layered Nanocomposite structure、结构的观点出发，是聚合物/层状硅酸盐(PLS ) 纳米复合材料可以使用包含插层型(intercalated )和剥离型的插层型PLS纳米复合材料作为各向异性的功能材料，但剥离型PLS纳米复合材料具有很强的增强效果，是理想的强韧材料。schematicdepictingthexrdpatternsforvarioustypesofstructures、不同插层结构的特征(x射线衍射法)、层状有序结构完全消失、未完全解离， 插层结构(层间距明显增大的2 .层状硅酸盐纳米复合材料的性能、聚合物蒙脱

15、土纳米复合材料的力学性能有望优于纤维增强聚合物体系。 层状蒙脱土可以在二维方向发挥强化作用，因此不需要特别的层压处理。 与传统的聚合填充体系相比，重量轻，用少量的填充剂就能达到较高的强度、韧性和阻隔性能，但传统的纤维、矿物填充复合材料需要较高的填充量，各项指标还不能兼顾。力学性能、comparisonoftheyoungsmodulusofclay/nylon-6 nanocompositesandglassfiberreinforcednylon-6 compositeswithlowfith fenge Gao 50-55、低文件夹加载范围、clay/polymernanocompositeshavethepotentialtoreplacetr