聚合物纳米复合材料.ppt

聚合物纳米复合材料 纳米概念的形成 早期，石墨、炭黑中的颗粒 1959年，美国物理学家Richard Feynman提出“what would happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?” 20世纪70年代康乃尔大学C.G.Granqvist R.A.Buhrman 小组气相沉积制备纳米 20世纪80年代，原西德Gleiter首次制备金属纳米，提出纳米材料及其应用 1981年，IBM发明AFM和STM，推动纳米技术发展 20世纪80年代末期，日本丰田研究中心制得PA6/粘土纳米复合材料 碳纳米管 插层剂的作用 利用离子交换的原理进入蒙脱土片层之间； 扩张片层间距； 改善层间的微环境； 使蒙脱土的内外表面由亲水性转化为疏水性； 增强蒙脱土片层与聚合物分子链之间的亲和性； 降低硅酸盐材料的表面能。 第三节.聚合物纳米复合材料主要制备方法 溶胶-凝胶法(Sol-Gel):烷氧基金属或金属盐等前驱物（水溶性盐或油溶性醇盐）溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，溶质发生水解反应生成纳米级粒子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶。 原位聚合法(in-situ polymerization):分散有纳米粒子的单体聚合后形成复合体系 共混法:聚合物与纳米粒子共混 插层法:将单体或聚合物插入层状无机物层间形成纳米复合结构 Preparation Methods 原位插层(In-situ intercalation polymerization ) 溶液插层(Polymer intercalation from solution) 熔体插层(Polymer melt intercalation ) Kinetics of polymer melt intercalation Two steps for nanocomposite formation: Polymer transported from the agglomerate-polymer melt interface to the primary particles Polymer melt penetrate to the edges of the crystallites The first step is limiting step for polymer nanocomposites formation Thermodynamic analysis △F = F(h) - F(h0) = △E - T△S △F ＜ 0 indicate layer separation is favorable △F ＞ 0 implies the initial unintercalated state is favorable △S ≈ △S chain + △S polymer 制备聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料遇到的主要问题 无机相分布不规则； 无机相形态难控制； 存在界面问题； 分散方法需改进。 Influence factors of polymer intercalation Original properties of silicate Polymer architecture interaction between surface and polymer a. Organically modified layered silicates surface b. Adding a fraction of functionalized polymers Process condition The key of the formation of nanocomposites is: there are enough interaction between polymer and layer silicates so that the intercalation and exfoliation can occur 包装材料 Honeywell公司：含2%和4%纳米膨润土的尼龙6，作为中等阻隔材料对氧气敏感产品的包装，其对氧气的阻隔性与尼龙6相比分别提高了3倍和6倍，同时还增加了膜的刚度、耐热性和透明度。 Honeywell公司：以纳米膨润土作为透过层