【正文】 mily of 2:1 layered silicates. There is a great interest in polymerclay nanoposites. The dimension and microstructure of the dispersed phase significantly influence the properties of polymer posites. Polymerclay nanoposites have at least one ultrafine dimension typically on the order of 1 to 10 nm. Because of the nanoscale structure, polymerclay nanoposites possess unique properties. As reported in the literatures, polymerclay nanoposites have improved mechanical and thermal properties , gas permeability resistance and fire retardancy .This review introduced the Polyalkeneclay nanoosites related and basic concept, the formation theories, the structure characteristic and its token methods, the synopsis introduces to make the choice of have the catalyst of Polyalkeneclay nanoosites。Combine to in recent years polypropylene, ethylene,styreneclay nanoosites of research progress carried on the overview。 clay。由于其具有眾多的優(yōu)良特性，使得其發(fā)展十分迅速，按體積計，聚烯烴樹脂已經(jīng)超過了鋼鐵，成為人們不可缺少的一類材料。為了進一步提高材料的的性能，對其進行改性，具有深遠的意義。這里所謂的粘土，是指含水的層 狀硅酸鹽的總稱。蒙托石晶層結(jié)構(gòu)是由兩層的硅氧四面體中間夾著一層鋁氧八面體其間由氧原子連接并通過很強的范德華力作用相結(jié)合。正是由于這樣的特性，研究者們利用粘土的納米特性完成對聚合物的增強。只有將聚合物插入層間，增加其層間距，使粘土晶層均勻的分布于聚合物集體中從而得到納米符合材料。粘土改性的過程就是有機陽離子通過離子交換進入層間，從而使親水的蒙脫石表面疏水化，降低礦物的表面能，使有機蒙脫石可以和大多數(shù)的有機物相容的過程。 畢業(yè)論文 IV 目 錄 第一章 概述 ..................................................................................................................... 1 聚烯烴概述 ............................................................................................................ 1 納米復(fù)合材料概述 ................................................................................................ 1 聚合物納米復(fù)合材料概述 .................................................................................... 1 聚烯烴 /粘土納米復(fù)合材料概述 ........................................................................... 2 第二章 聚烯烴 /粘土納米復(fù)合材料基礎(chǔ)理論 ................................................................ 5 形成理論 ................................................................................................................. 5 特點及特征 ............................................................................................................. 5 結(jié)構(gòu)及性能表征 ..................................................................................................... 6 催化劑的選擇 ......................................................................................................... 6 第三章 聚烯烴 /粘土納米復(fù)合材料的性質(zhì) .................................................................... 9 物理力學(xué)性能 ........................................................................................................ 9 動力學(xué)分析 .......................................................................................................... 10 熱力學(xué)分析 .......................................................................................................... 10 阻燃性能和氣體阻隔性能 .................................................................................. 12 光學(xué)清晰度 .......................................................................................................... 12 第四章 聚烯烴粘土納米復(fù)合材料現(xiàn)狀 ....................................................................... 13 聚丙烯 /粘土納米復(fù)合材料的制備 ..................................................................... 13 聚乙烯 /粘土納米復(fù)合材料的制備 ..................................................................... 15 聚苯乙烯 /粘土納米復(fù)合材料的制備 ................................................................. 18 第五章 聚烯烴 /粘土納米復(fù)合材料發(fā)展趨勢 .............................................................. 20 結(jié) 論 ............................................................................................................................... 23 參考文獻 ......................................................................................................................... 24 致 謝 ............................................................................................................................... 27 畢業(yè)論文 1 第一章 概述 聚烯烴概述 聚烯烴是一類綜合性能優(yōu)良、應(yīng)用十分廣泛的通用樹脂。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。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(xué)術(shù)價值，而且為傳統(tǒng)產(chǎn)品的提檔更新帶來劃時代的意義 [2]。當今學(xué)術(shù)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(lǐng)域中采用的首選方法就是聚烯烴塑料的填充改性。 納米復(fù)合材料概述 納米復(fù)合材料這一概念是 1984 年由 Roy 首次提出來的。近年來，納米復(fù)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(guān)注，從而形成了納米復(fù)合材料研究的熱潮。 聚合物納米復(fù)合材料概述 聚合物納米復(fù)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(fù)合材料。 依據(jù)復(fù)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(fù)合材料的制備方法，可制得 3 種類型的復(fù)合材料：當聚合物不能插入到層狀硅酸畢業(yè)論文 2 鹽片層之間，就得到相分散的復(fù)合材料，即傳統(tǒng)的 “微觀復(fù)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(fù)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(fù)合材料 ”。除了上述兩種結(jié)構(gòu)明確的納米復(fù)合材料外，另一類中間結(jié)構(gòu)是介于插層型和剝離型納米復(fù)合材料 之間，即同時存在插層結(jié)構(gòu)和剝離結(jié)構(gòu)，通常這種結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的 XRD 衍射峰變寬，因此必需結(jié)合 TEM 來判定復(fù)合材料總體的結(jié)構(gòu)。近年來，用原位復(fù)合法等制備納米復(fù)合材料已成為材料科學(xué)領(lǐng)域中一個比較新穎的課題。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(fù)合 ” 。 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(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、及宏觀量子隧道效應(yīng)，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(fù)合材料呈現(xiàn)出很多不同于聚合物復(fù)合材料的特性。聚合物基納米復(fù)合材料有以下 特點： ⑴ 與傳統(tǒng)共混物相比質(zhì)量較輕； ⑵ 具有優(yōu)良的氣密性，可重復(fù)加工利用； ⑶ 具有較好的綜合性能（包括力學(xué)性能，耐溶劑性及熱穩(wěn)定性等） [5]。 MMT 的晶體結(jié)構(gòu)如圖 所示。 由于 2:1 型層狀硅酸鹽部分晶胞中鋁氧八面體內(nèi)的三價鋁被二價鎂同晶置換，晶片帶有電負性，因此在片層表面吸附了陽離子，補償過剩的負電荷以保持電中性。研究者們利用粘土具有納米晶層的優(yōu)點，實現(xiàn)對聚合物的增強。只有聚合物插入層間、增大晶層間距，使粘土晶層均勻地分散于聚合物中，從而制得納米復(fù)合材料。 圖 蒙脫土結(jié)構(gòu)示意圖 研究表明，有機陽離子也可以通過離子交換進入層間。為了改善層狀硅酸鹽與聚烯烴的這種相容性，可以采用某些有機陽離子 (如烷基銨鹽或烷基磷鹽 )進行離子交換，有機化后的層狀硅酸鹽 (簡稱有機土 )內(nèi)外表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，降低硅酸鹽表面能，從而與有機聚合物具有更好的相容性，同時也能增大硅酸鹽的層間距 。插層劑在有機土里的結(jié)構(gòu)主要有 3 種：單層排列結(jié)構(gòu)、雙層排列結(jié)構(gòu)以及斜立排列結(jié)構(gòu)。 以粘土填充聚烯烴，有如下優(yōu)點 ： ⑴ 粘土的含量一般僅為 3％～ 5％，卻能使材料的物理力學(xué)性能有很大的提高，而傳統(tǒng)的增強 填料如 SiO碳黑等的填充量達 20％～ 60％。 ⑶ 低應(yīng)力條件下能提高塑料制品的尺寸穩(wěn)定性。 ⑸ 納米蒙脫土 /熱塑料性聚烯烴復(fù)合物容易再生利用，其力學(xué)性能能夠在再生中得到提高。 ⑺ 具有抗靜電性和阻燃性 。 畢業(yè)論文 5 第二章 聚烯烴 /粘土納米復(fù)合材料基礎(chǔ)理論 成理論 由于在制備聚烯烴 /粘土納米復(fù)合材料中最常用的方法是插層聚合法，因此本節(jié)將著重討論插層聚合法制備聚烯烴 /粘土納米復(fù)合材料熱力學(xué)和動力學(xué)形成理論。聚烯烴 /粘土熔融插層過程可以通過 Giannelis 與 Vaia 的平均場模型進行熱力學(xué)分析。當 △ G0 時，插層才能自發(fā)進行。 對于非極性的聚烯烴而言，由于與層間帶有電荷的層狀硅酸鹽的極性差別太大，二者之間的作用對納米材料的形成十分不利。解決的辦法是： ⑴ 降低粘土的極性。 Vaia 等對插層動力學(xué)也進行了研究，測定聚苯乙烯在靜態(tài)條件下、不同溫度時對有機改性氟鋰土的插層速率和復(fù)合材料形成的