【正文】 在原子或分子尺度上得合而成的，其中的無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的抗磨性能，而良好的塑性則歸功于其中的有機(jī)基團(tuán)。 SiO2雜化復(fù)合材料存在問(wèn)題：? 直接以 TEOS和甲基丙烯酸甲酯在溶劑中水解和縮聚時(shí)，無(wú)機(jī) SiO2將形成大顆粒分散相態(tài)，造成微觀上相分離，影響聚甲基丙烯酸甲酯的的光學(xué)透明性，當(dāng)以硅氧烷偶聯(lián)劑改進(jìn)時(shí)，可以使復(fù)合材料的性能有所改善。SiO2雜化復(fù)合材料解決辦法：? 在甲基丙烯酸甲酯和 TEOS的溶膠凝膠體系中輔以甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯和氨丙基三乙氧基硅烷改性劑，通過(guò)環(huán)氧基與氨基的化學(xué)反應(yīng)，在無(wú)機(jī)組分和有機(jī)組分之間有了化學(xué)鍵的作用，抑制無(wú)機(jī) SiO2納米相的增大，使復(fù)合材料的透明性較有機(jī)基本基本沒(méi)有降低；熱學(xué)分析所表明：因無(wú)機(jī)納米組分的存在而提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。SiO2雜化復(fù)合材料SiO2聚丙烯酸酯納米雜化材料應(yīng)用例? 采用溶 凝膠法在光學(xué)塑料表面涂層，以改善其劃傷性。涂層的硬度主要取決于涂層內(nèi)的無(wú)機(jī)物 MeO2，硬度值大小順序?yàn)椋?SiZrTi～ SnAl。掃描電鏡觀察表明，涂層與基體結(jié)合緊密，這與偶聯(lián)劑在涂層與基體間形成的化學(xué)鍵有關(guān)。熱學(xué)性質(zhì)分析表明：涂層具有比基體好得多的耐熱性能。 SiO2Al2O3涂層具有較高的硬度，相對(duì)基體提高約 1倍。其鉛筆研度從基體的 HB提高到 5～ 6H。SiO2雜化復(fù)合材料 SiO2聚硅氧烷納米雜化材料? 材料特點(diǎn)：聚硅氧烷是一類雜原子鏈高分彈性材料，通常包括側(cè)基為 1個(gè)的聚甲基硅氧烷和側(cè)基為 2個(gè)甲基的聚二甲基硅氧烷。其結(jié)構(gòu)呈螺旋狀，甲基在螺旋的外壁，硅氧鍵的鍵角接近150176。，易發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，甲基可繞著硅氧鍵軸自由旋轉(zhuǎn)。故聚硅氧烷具有較大的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，是高柔性材料。SiO2雜化復(fù)合材料材料制備：在溶膠凝膠技術(shù)制備 SiO2玻璃態(tài)材料時(shí)，利用二甲基硅氧烷或甲基硅氧烷參與硅氧烷的溶膠凝膠過(guò)程中的水解和縮聚，形成有機(jī) 無(wú)機(jī)雜化材料。將聚硅氧烷的柔性基體引入無(wú)機(jī) SiO2網(wǎng)絡(luò)，有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分在連續(xù)無(wú)規(guī)的網(wǎng)絡(luò)中以化學(xué)鍵結(jié)合，兼有有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的綜合性能優(yōu)勢(shì)。SiO2雜化復(fù)合材料材料結(jié)構(gòu)：SiO2甲基硅氧烷雜化材料的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖SiO2雜化復(fù)合材料材料結(jié)構(gòu)：SiO2二甲基硅氧烷雜化材料的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖SiO2雜化復(fù)合材料材料應(yīng)用? 在非氧化氣氛中加熱到 1000℃ 以上，分子發(fā)生重排，形成塊狀微孔體；繼續(xù)加熱到 1400℃ 時(shí)，有機(jī)碳仍不分解，且熱膨脹系數(shù)很小，可作為高溫隔熱材料。SiO2雜化復(fù)合材料材料應(yīng)用? 由于聚硅氧烷高柔順性，在溶膠凝膠過(guò)程中不會(huì)因干燥而皸裂，可以作為涂層改善基體如聚合物、金屬表面的物理化學(xué)性質(zhì)。SiO2雜化復(fù)合材料材料應(yīng)用? SiO2聚硅氧烷納米雜化材料也是一種非線性光學(xué)材料，摻雜有機(jī)激光染料。熒光粉、液晶、熱致或光致變色分子等功能性物質(zhì)，可用于全光學(xué)通訊，全光學(xué)計(jì)算機(jī)及信息處理等方面。SiO2雜化復(fù)合材料材料應(yīng)用? 對(duì)于均質(zhì)透明的 SiO2聚硅氧烷納米雜化材料，由于在 SiOSi骨架的 Si原子上存在面外 CH3。具有良好的透氣疏水性?？捎糜谖奈镪惲屑八a(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，應(yīng)用前景廣闊。SiO2雜化復(fù)合材料 SiO2橡膠納米雜化材料問(wèn)題提出：炭黑和白炭黑是橡膠中常用的補(bǔ)強(qiáng)劑，炭黑作補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)存在一些缺點(diǎn)：分散困難、污染大、制品色調(diào)單一。不適用于硅橡膠等，白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑也存在一些缺點(diǎn)：比表面大和極性高而易二次團(tuán)聚、混煉生熱大，同時(shí)白炭黑易與硫化促進(jìn)劑作用而導(dǎo)致橡膠硫化滯后。SiO2雜化復(fù)合材料解決思路：正常以填充法補(bǔ)強(qiáng)橡膠的同時(shí)，發(fā)展了在橡膠中原位生成納米粒子來(lái)補(bǔ)強(qiáng)橡膠的溶膠凝膠技術(shù)，最早用于硅橡膠的增強(qiáng)，增強(qiáng)材料的一些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)方法所不能得到的。在增強(qiáng)方法，能夠?qū)ο鹉z補(bǔ)強(qiáng)劑的結(jié)構(gòu)和作用進(jìn)行有效人工設(shè)計(jì)，是填充法不可比擬的。SiO2雜化復(fù)合材料材料的三種類型1) 硫化橡膠的原位復(fù)合：將橡膠的純膠硫化膠浸泡在 TEOS中，到溶脹平衡后轉(zhuǎn)移至催化劑的水溶液（鹽酸或正丁胺的水溶液）中，在一定溫度下進(jìn)行溶膠凝膠反應(yīng)，反應(yīng)完畢后減壓干燥。 TEOS最終在硫化橡膠網(wǎng)絡(luò)中形成了粒徑為 10～ 50nm的二氧化硅粒子。用此技術(shù)已制備了 SBR、 Br、 NBR， IIR告示的 SiO2橡膠復(fù)合材料。SiO2雜化復(fù)合材料材料的三種類型2) 磺化橡膠的原位復(fù)合：磺化橡膠用TEOS溶脹，然后通過(guò)溶膠凝膠反應(yīng)生成原位 SiO2橡膠復(fù)合材料?；腔锟梢允蔷€型三嵌段異丁烯 苯乙烯或多臂星形異丁烯 苯乙烯嵌段共聚物、氟彈性體等類。SiO2雜化復(fù)合材料材料的三種類型3) 雙組分的原位復(fù)合：以烷氧基封端的聚氨酯的低聚物為預(yù)聚體，在酸性條件下進(jìn)行端基的水解和縮合，完成二氧化硅納米粒子的原位生成的聚氨酯的再聚合，進(jìn)而形成 SiO2橡膠復(fù)合材料。SiO2雜化復(fù)合材料材料的結(jié)構(gòu)特征? 可以有效控制 SiO2的粒徑和粒徑分布，且 SiO2在橡膠基體中的分散非常均勻，復(fù)合材料中很難發(fā)現(xiàn)常規(guī)SiO2增強(qiáng)橡膠中大量存在的二次聚集體。硫化橡膠網(wǎng)絡(luò)控制原位形成的納米 SiO2粒子網(wǎng)絡(luò)，并有可能形成互穿網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)減壓干燥時(shí)，兩種網(wǎng)絡(luò)收縮，納米質(zhì)點(diǎn)與橡膠分子鏈產(chǎn)生界面作用，形成物理交聯(lián)點(diǎn)，增大了橡膠的表觀交聯(lián)密度。以橡膠前驅(qū)體合成的 SiO2橡膠復(fù)合材料，納米質(zhì)點(diǎn)與橡膠分子鏈存在著化學(xué)鍵作用，可避免無(wú)機(jī)相與有機(jī)相的分離，從而實(shí)現(xiàn)納米粒子最大程度補(bǔ)強(qiáng)橡膠的目的。SiO2雜化復(fù)合材料 SiO2聚酰亞胺復(fù)合材料材料特點(diǎn)：聚酰亞胺作為一種功能材料，在高溫狀態(tài)下，具有良好的介電性、優(yōu)良力學(xué)性能等性質(zhì)。已被廣泛應(yīng)用于航空航天及微電子領(lǐng)域。聚酰亞胺明顯的吸水性和熱膨脹性限制了其在高溫和精密狀態(tài)下的應(yīng)用。SiO2雜化復(fù)合材料解決方案：? 有機(jī) 無(wú)機(jī)納米復(fù)合在提高材料的耐熱性能、力學(xué)性能以及尺寸穩(wěn)定性能等方面都表現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢(shì)，不失為進(jìn)一步提高聚酰亞胺的耐熱和高溫尺寸穩(wěn)定性的有效手段。? 納米 SiO2具有很低的熱膨脹系數(shù)和較低的吸水性，非適合于對(duì)聚酰亞胺的改性。SiO2雜化復(fù)合材料材料制備：? 使用可溶性聚酰亞胺前驅(qū)體進(jìn)行溶膠凝膠復(fù)合，一般將聚酰胺酸與 TEOS溶解在同一種溶劑中， TEOS進(jìn)行催化水解和縮聚得到凝膠體系，隨后，將凝膠涂覆制膜、干燥、熱處理、亞胺化，即可得到 SiO2聚酰亞胺復(fù)合材料。SiO2雜化復(fù)合材料材料性能特點(diǎn)：? SiO2聚酰亞胺復(fù)合材料隨著納米 SiO2的含量的增加，光學(xué)透明性逐慚降低，熱穩(wěn)定增加，力學(xué)性能先增后降。并在一定范圍內(nèi)，表現(xiàn)出同步增強(qiáng)增韌的效果。納米粒子的引入，對(duì)亞胺化過(guò)程沒(méi)有影響。在聚酰亞胺與 TEOS的溶膠中，加入偶聯(lián)劑，則能夠明顯改善納米 SiO2粒子與聚酰亞胺基體的界面作用，提高復(fù)合材料的綜合性能。SiO2雜化復(fù)合材料機(jī)理研究? 有機(jī)基體聚酰亞胺與無(wú)機(jī) SiO2相在高溫過(guò)程中同時(shí)完成，每種組分的完成程度與處理的溫度高低有密切關(guān)系；在溶膠 凝膠過(guò)程中，聚酰胺酸的羧基與無(wú)機(jī)組分水解物中的硅羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成連接無(wú)機(jī)相和有機(jī)基體的化學(xué)鍵，在隨后的縮聚和亞胺化中不受影響，從而使無(wú)機(jī)相和有機(jī)基體的界面作用加強(qiáng)；SiO2雜化復(fù)合材料機(jī)理研究? 此外，有機(jī)基體和無(wú)機(jī)相還可能存在氫鍵、極性的靜電引力等界面作用，使復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)降低。主鏈上嵌段聚硅氧烷鏈段的聚酰亞胺納米 SiO2復(fù)合材料，是對(duì)聚酰亞胺進(jìn)一步改性的復(fù)合材料，通過(guò)對(duì)該復(fù)合材料的熱學(xué)性質(zhì)的深入研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的分解表觀活化能與納米 SiO2的含量有關(guān)，納米 SiO2含量增加，分解表硯活化能降低，說(shuō)明納米 SiO2對(duì)有機(jī)聚合物具有熱催化分解的作用。SiO2雜化復(fù)合材料 SiO2環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料? 材料制備：利用環(huán)氧雙酚 A和已二酸反應(yīng)，形成線性環(huán)氧聚酯前驅(qū)體，相對(duì)分質(zhì)量從 5000～9000g/mol不等，在四氫呋喃中，溶解環(huán)氧聚酯前驅(qū)體和 TEOS，通過(guò)鹽酸催化水解和縮聚，得到了透明性的復(fù)合材料。SiO2雜化復(fù)合材料化學(xué)鍵特征：在室溫下直接得到的復(fù)合材料，無(wú)機(jī)相與有機(jī)基體是通過(guò)環(huán)氧羥基和硅醇基之間的氫鍵復(fù)合的；將這種復(fù)合材料在 150℃ 下熱處理，則存在氫鍵的醇羥基受熱失水，轉(zhuǎn)化成COSi鍵，這種化學(xué)鍵隨著納米相 SiO2的含量增加逐慚增加。無(wú)機(jī)相與有機(jī)基體之間通過(guò)化學(xué)鍵作用，形成更加穩(wěn)定的締合材料。SiO2雜化復(fù)合材料材料性能：隨著 SiO2含量增加，復(fù)合材料的玻璃化溫度、初始分解溫度都逐步提高，分別凈提高 %、 10%；氫鍵轉(zhuǎn)化成化學(xué)鍵，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度有了明顯的提高，依據(jù)復(fù)合材料的組成不同，拉伸強(qiáng)度凈提高 271%～ 323%。SiO2雜化復(fù)合材料 SiO2ABS共聚物復(fù)合材料材料特征：商業(yè) ABS共聚物具有良好的物理性質(zhì)和力學(xué)性能。當(dāng)在 ABS共聚物中摻雜非連續(xù)相無(wú)機(jī)粒子時(shí)， ABS共聚物的力學(xué)性能會(huì)得到提高，其它性能會(huì)得到改進(jìn)。SiO2雜化復(fù)合材料材料制備：以溶膠凝膠技術(shù)在普通的 ABS共聚物中引入無(wú)機(jī)相 SiO2粒子時(shí)，因無(wú)機(jī)相 SiO2粒與有機(jī)基體僅存在氫鍵，很難使 ABS共聚的結(jié)構(gòu)，側(cè)基有氰基、主鏈上有不飽和雙鍵，通過(guò)對(duì) ABS共聚物的化學(xué)改性，使ABS能夠參與溶膠 凝膠過(guò)程中無(wú)機(jī) SiO2粒子形成時(shí)的化學(xué)反應(yīng)，使 ABS共聚物以化學(xué)鍵連接無(wú)機(jī)相 SiO2粒子，以防止無(wú)機(jī)相 SiO2粒子與有機(jī) ABS基體相分離，從而保障復(fù)合材料具有納米雜化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改進(jìn) ABS共聚物的力學(xué)、熱學(xué)等良好作用。SiO2雜化復(fù)合材料材料制備：為充分利用 ABS結(jié)構(gòu)中的不飽和雙鍵和氰基的活性，以過(guò)氧化氫氧化溶解在二甲基亞砜溶液中的 ABS，使部分雙鍵轉(zhuǎn)化為羧基、部分氰基轉(zhuǎn)化為酰胺基，再加入環(huán)氧丙氧基三甲基硅烷，反應(yīng)產(chǎn)生了側(cè)基懸掛著硅氧烷基的ABS。這種改性的 ABS在四氫呋喃溶劑中，參與TEOS共同水解和縮聚，形成了有化學(xué)鍵連接的SiO2ABS共聚物復(fù)合材料。SiO2雜化復(fù)合材料材料性能：未改性的 SiO2ABS復(fù)合材料與改性的 ABS復(fù)合材料相比，在 SiO2含量相等的情況下，前者的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了 12℃ ，后者提高了 29℃ ；前者的初始分解溫度為 406℃ ，后者為 427℃ ；后者的拉伸強(qiáng)度凈提高了 %。SiO2雜化復(fù)合材料材料結(jié)構(gòu)：顯微結(jié)構(gòu)的形貌學(xué)分析表明：改性的 ABS復(fù)合材料的無(wú)機(jī)相與基體的界面模糊，不清晰，這說(shuō)明化學(xué)鍵使兩相界面作用力增強(qiáng)。正是這種種微觀的強(qiáng)界面作用，才有宏納觀的顯著增強(qiáng)的力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì) TiO2雜化復(fù)合材料 TiO2聚丙烯酸酯納米雜化材料目標(biāo)：利用溶膠 凝膠技術(shù)可以將納米TiO2均勻有效地分散在聚合物基體中，采用特別的表面活性劑能列有效地促進(jìn)納米TiO2粒子分散均勻。TiO2雜化復(fù)合材料制備方法：以含有不飽和比鍵的油酸為表面活性劑，將 TiCl4加入到甲基丙烯酸甲酯中，進(jìn)行水解和縮聚形成穩(wěn)定的溶膠，隨后在自由基引發(fā)劑作用下，甲基丙烯酸甲酯聚合得到 TiO2甲基丙烯酸甲酯雜化材料。TiO2雜化復(fù)合材料油酸的功能：一方面利用分子中的雙鍵參與甲基丙烯酸甲酯的聚合，另一方面以其表面活性，包覆溶膠體系中的 TiO2微粒。在復(fù)合材料中，油酸起到了連接無(wú)機(jī)TiO2相與有機(jī)基體的橋梁作用，使無(wú)機(jī) TiO2粒子在復(fù)合材料中粒徑小、粒子尺寸分布窄、粒子分散均勻。 TiO2雜化復(fù)合材料材料性能：復(fù)合材料中的納米具有量子尺寸效應(yīng)。隨著 TiCl4組分的增加，有機(jī)基體中的納米 TiO2的粒徑增大，光吸收峰發(fā)生紅移。具有明顯的抗紫外輻射特性，在長(zhǎng)期的太陽(yáng)光照曬中，復(fù)合材料的光澤度不變。TiO2雜化復(fù)合材料 TiO2對(duì)苯乙炔納米雜化材料材料特點(diǎn)：聚對(duì)苯乙炔（ PPV）是高分子電致發(fā)光材料，合成工藝簡(jiǎn)單，成本低廉以及可以大屏幕顯示而倍受關(guān)注。通過(guò)引入特別組分，以影響 PPV的共軛結(jié)構(gòu)、形成的近程有序的 PPV分子結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)其發(fā)光效率，是研究的重點(diǎn)。TiO2雜化復(fù)合材料制備方法? 溶膠 凝膠技術(shù)對(duì) PPV的摻雜，形成無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) /PPV共軛結(jié)構(gòu)的復(fù)結(jié)構(gòu)是增強(qiáng)PPV發(fā)光效率最有效方法之一。TiO2雜化復(fù)合材料制備過(guò)程：將 TiCl4醇溶液水解后的TiO2透明膠體與 PPV的醇溶液混合，攪拌均勻，制膜，惰性環(huán)境高溫成膜，即得TiO2PPV納米雜化材料。TiO2雜化復(fù)合材料材料結(jié)構(gòu)：復(fù)合材料中存在凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遏制了 PPV的長(zhǎng)程有序共軛結(jié)構(gòu)，使得 PPV的有效共軛結(jié)構(gòu)變短，復(fù)合材料的熒光強(qiáng)率增強(qiáng)。Al2O3聚乙烯醇縮丁醛納米雜化材料材料制備：報(bào)道較少，氧化鋁水解難以控制形成超細(xì)分散相之故。鋁醇鹽與有機(jī)螯合劑形成鋁鹽螯合物，控制螯合物緩慢水解，可以得到穩(wěn)定的水解溶膠。將氧化鋁的水解溶膠與聚乙烯醇縮丁醛水溶膠按比例混合、絡(luò)合陳化、縮聚得到有機(jī)無(wú)機(jī)溶膠，后經(jīng)干化處理，即可得到無(wú)定型Al2O3聚乙烯醇縮丁醛納米雜化材料。Al2O3聚乙烯醇縮丁醛納米雜化材料材料性能：無(wú)機(jī)相與有機(jī)基體存在著共價(jià)鍵或配位鍵，使復(fù)合材料具有一定的抗溶劑性，可以制成透明的薄膜和高彈性纖維。這種雜化材料經(jīng)高溫脫碳，可以得到非常均勻致