【正文】 College of Polymer Science amp。 Engineering 聚合物共混改性原理 ———— 聚合物納米復合材料 張 琴 聚合物共混改性原理 復合體系 組合 分散相的尺度大小 1000nm (1μm) 100~1000nm (~1 μm) 1~100nm(01~ μm, 10~1000197。) ~10nm (5~100 197。) （ 1）聚合物/低分子物 低分子作增容劑 低分子流變改性劑 外部熱塑性聚合物 （ 2）聚合物/聚合物 宏觀相分離型聚合物摻混物 微觀相分離型聚合物合金 （ 1）分子復合物； （ 2）完全相容型 聚合物合金 （ 3）聚合物/填充物 聚合物 /填充物復合體系 聚合物 /填充物復合體系 聚合物 /超細粒子填充復合體系 聚合物納米復合體系 聚合物復合體系的分類 聚合物共混改性原理 納米概念的形成 ? 早期，石墨、炭黑中的顆粒 ? 1959年，美國物理學家 Richard Feynman提出 “ what would happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?” ? 20世紀 70年代康乃爾大學 amp。 小組氣相沉積制備納米 ? 20世紀 80年代，原西德 Gleiter首次制備金屬納米，提出納米材料及其應用 ? 1981年， IBM發(fā)明 AFM和 STM，推動納米技術(shù)發(fā)展 ? 20世紀 80年代末期，日本豐田研究中心制得 PA6/粘土納米復合材料 聚合物共混改性原理 What nanoposites are ? Nanoposites are made by mixing two or more phase, such as particles, layers or fibres, where at least one of the phases is in the nanometre size range. ? Because the building blocks making up the nanoposites are therefore so close to the molecular scale, confinement and quantum effects result from the way that the blocks interact. ? Nanoposites show properties not found in bulk materials, differentiating them from typical posites or filledpolymer systems. 聚合物共混改性原理 納米復合材料 非聚合物 納米復合材料 金屬 /金屬 金屬 /陶瓷 陶瓷 /陶瓷 聚合物 納米復合材料 有機 /無機 納米復合材料 聚合物 /聚合物 納米復合材料 聚合物基 無機物基 分子復合 原位復合 微纖 /基體 Classification of nanoposite 聚合物共混改性原理 Polymer/inanic nanoposites Polymer nanoposites are generally defined as the bination of a polymer matrix resin and inanic particles (particles, layers or fibres) which have at least one dimension (. length, width, or thickness) in the nanometer size range 聚合物共混改性原理 制備聚合物納米復合材料的無機物的種類 ? 納米粒子 (CaCO3 、 SiO2 、 TiO ZnO、 Al2O Cr2O3 ) ? 納米纖維 (碳納米管、纖維素晶須、凹凸棒土 ) ? 層狀無機物 聚合物共混改性原理 Layered host crystals susceptible to intercalation by a polymer 聚合物共混改性原理 蒙脫土的化學通式： Nax(H2O)4{(AL2~xMgx)[Si4O10](OH)2} 分類： 鈉基蒙脫土（堿性土） 鈣基蒙脫土（堿土性土） 天然漂白土（酸性土） 聚合物共混改性原理 蒙脫土的改性方法 ? 人工鈉化改型（懸浮液法、堆場鈉化法、擠壓法） ? 酸活化方法（干法活化工藝、濕法活化工藝） 聚合物共混改性原理 濕法生產(chǎn)工藝： 包裝 原土 破碎 制漿 提純 改型活化 有機覆蓋 過濾 干燥 粉碎 覆蓋劑 干法生產(chǎn)工藝： 包裝 原土 制漿 提純 1 提純 2 改型活化 精細鈉土 加熱混合 干燥 粉碎 覆蓋劑 聚合物共混改性原理 Structure of 2:1 layered silicates 蒙脫土的結(jié)構(gòu)特征 天然的納米結(jié)構(gòu) 聚合物共混改性原理 Cationexchange reaction between the silicate and the alkylammonium salt 蒙脫土族礦物具有離子交換性、吸水性、 膨脹性、觸變性、黏結(jié)性、吸附性等特性 聚合物共混改性原理 插層劑的作用 ? 利用離子交換的原理進入蒙脫土片層之間； ? 擴張片層間距； ? 改善層間的微環(huán)境； ? 使蒙脫土的內(nèi)外表面由親水性轉(zhuǎn)化為疏水性； ? 增強蒙脫土片層與聚合物分子鏈之間的親和性； ? 降低硅酸鹽材料的表面能。 常用的插層劑有烷基銨鹽、季銨鹽、吡啶類衍生物和其他陽離子型表面活性劑 聚合物共混改性原理 聚合物共混改性原理 聚合物 /層狀硅酸鹽納米復合材料特點 ? 需要填料體積分數(shù)少； ? 具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及尺寸穩(wěn)定性； ? 性價比高。 聚合物共混改性原理 Polymer layered Nanoposites preparation ? Insitu intercalation polymerization to intercalate the monomer and then take advantage of the host’s oxidising properties to induce polymerization ? Polymer intercalation from solution ? Polymer melt intercalation to mix the polymer and layered silicate together and then heat the mixture above the glass transition temperature (softening point) of the polymer ? Exfoliationadsorption ? Template synthesis 聚合物共混改性原理 In situ Polymerization 聚合物共混改性原理 Schematic representation of insitu polymerization 聚合物共混改性原理 聚合物大分子溶液插層工藝示意圖 聚合物共混改性原理 Schematic representation of melt intercalation 聚合物共混改性原理 M a i n h o p p e r S i d e f e e d i n gD e v o l a t i l i z a t i o nE x