【正文】 聚烯烴粘土納米復合材料研究進展1聚烯烴粘土納米復合材料研究進展聚烯烴粘土納米復合材料研究進展2目 錄第一章 概述 .....................................................................................................................1 聚烯烴概述 .............................................................................................................1 納米復合材料概述 .................................................................................................1 聚合物納米復合材料概述 .....................................................................................1 聚烯烴/粘土納米復合材料概述 ............................................................................2第二章 聚烯烴/粘土納米復合材料基礎理論 ................................................................5 形成理論 ..................................................................................................................5 特點及特征 ..............................................................................................................5 結構及性能表征 ......................................................................................................6 催化劑的選擇 ..........................................................................................................6第三章 聚烯烴/粘土納米復合材料的性質 ....................................................................9 物理力學性能 .........................................................................................................9 動力學分析 ...........................................................................................................10 熱力學分析 ...........................................................................................................10 阻燃性能和氣體阻隔性能 ...................................................................................12 光學清晰度 ...........................................................................................................12第四章 聚烯烴粘土納米復合材料現狀 .......................................................................13 聚丙烯/粘土納米復合材料的制備 ......................................................................13 聚乙烯/粘土納米復合材料的制備 ......................................................................15 聚苯乙烯/粘土納米復合材料的制備 ..................................................................18第五章 聚烯烴/粘土納米復合材料發(fā)展趨勢 ..............................................................20結 論 ...............................................................................................................................23聚烯烴粘土納米復合材料研究進展3第一章 概述 聚烯烴概述聚烯烴是一類綜合性能優(yōu)良、應用十分廣泛的通用樹脂。由于其加工簡單、生產能耗低、原料來源豐富等特點，發(fā)展十分迅速，在合成樹脂和塑料中所占的比例逐年增加。按體積計，聚烯烴樹脂已超過鋼鐵，成為人類不可缺少的一類材料。但其性能方面也存在不足與缺點：比如與工程塑料相比抗撕裂強度小、硬度?。荒湍Σ?、耐熱、耐燃性能差；抗化學、抗環(huán)境藥品性能差等 [1]。為了進一步提高材料的性能，對其進行改性，不僅具有很高學術價值，而且為傳統產品的提檔更新帶來劃時代的意義 [2]。因此，解決現有聚烯烴材料存在的各項問題，研究和開發(fā)性能更好、技術更先進、成本更低、且不會造成環(huán)境污染的聚烯烴新技術是 21 世紀石油化工的重要目標。當今學術界中，通用塑料的工程化研究已成為高分子材料研究的方向之一，在這一領域中采用的首選方法就是聚烯烴塑料的填充改性。在聚烯烴中加入填充劑可以提高材料的機械性能，改善其加工性能，同時也能降低成本 [3]。 納米復合材料概述納米復合材料這一概念是 1984 年由 Roy 首次提出來的。它是指復合物的分散相至少有一相的一維尺寸達到納米級（1～100nm ）的材料。近年來，納米復合材料的發(fā)展迅速，被稱為“21 世紀最有前途的材料之一” ，受到了科技界的普遍關注，從而形成了納米復合材料研究的熱潮。納米復合材料的研究在金屬和陶瓷領聚烯烴粘土納米復合材料研究進展4域開展的比較廣泛和深入，而聚合物納米復合材料的研究起步較晚，但近年來發(fā)展迅速，引起高分子科學領域的廣泛關注 [4]。 聚合物納米復合材料概述聚合物納米復合材料是以聚合物為基體（連續(xù)相） 、無機粒子以納米尺度（小于 100nm）分散于基體中的新型高分子復合材料。與傳統復合材料相比，由于納米粒子帶來的納米效應和納米粒子與基體間的界面相互作用，聚合物納米復合材料具有優(yōu)于相同組分常規(guī)聚合物復合材料的力學、熱學性能，為制備高性能、多功能的新一代復合材料提供了可能 [6]。依據復合材料各成分(層狀硅酸鹽、有機陽離子及聚合物基體)本身的特點及復合材料的制備方法，可制得 3 種類型的復合材料：當聚合物不能插入到層狀硅酸鹽片層之間，就得到相分散的復合材料，即傳統的“微觀復合材料” ，當聚合物鏈插入到層狀硅酸鹽片層之間形成一種聚合物/層狀硅酸鹽交替有序的多層形態(tài)，即得到“插層型納米復合材料” ，而當層狀硅酸鹽片層完全均勻分散在連續(xù)的聚合物基體中，就得到“ 剝離型納米復合材料 ”。X 射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)兩種技術可以辨別插層型和剝離型兩種結構的納米復合材料，剝離型納米復合材料的特征是無 XRD 衍射峰，這或者是由于層狀硅酸鹽層間距太大，或者是層狀硅酸鹽片層完全無序，TEM 可以觀察復合材料的形態(tài)，尤其是觀察層狀硅酸鹽片層完全無序的結構。除了上述兩種結構明確的納米復合材料外，另一類中間結構是介于插層型和剝離型納米復合材料之間，即同時存在插層結構和剝離結構，通常這種結構的復合材料的 XRD 衍射峰變寬，因此必需結合 TEM 來判定復合材料總體的結構。制備納米復合材料的方法可以采用包括“原位復合”等在內的各種方法。近年來，用原位復合法等制備納米復合材料已成為材料科學領域中一個比較新穎的課題。其中插層原位復合法是一種典型的原位復合方法，它是指在聚合過程中，將聚合物單體插入到粘土片層中間形成二維有序的納米復合材料的制備方法。由于納米級的粘土分散片層是在聚合物聚合過程中形成，因此也稱其為“原位復合”聚烯烴粘土納米復合材料研究進展5。由于納米復合材料的分散相與基體之間的界相面面積大，能把分散相和基體的性能充分結合起來，與基體材料相比，性能大大提高。由于納米粒子的顆粒尺寸很小，比表面積很大，達 100m2/g 左右，具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應、及宏觀量子隧道效應，再加上聚合物具有密度低、強度高、耐腐蝕、易加工等諸多優(yōu)良特性，使聚合物納米復合材料呈現出很多不同于聚合物復合材料的特性。納米粒子不僅使聚合物的強度、剛性、韌性得到了明顯的改善，而且由于其尺寸小、透光率好，可以增加塑料的密度，提高塑料的透光性、防水性、阻隔性、耐熱性及抗老性等功能特性。聚合物基納米復合材料有以下特點：⑴與傳統共混物相比質量較輕；⑵具有優(yōu)良的氣密性，可重復