苯并恶嗪基纳米复合材料的制备与进展.doc

1.1纳米复合材料概述 “纳米复合材料”的说法起始于20世纪80年代晚期，由于纳米复合材料种类繁多和纳米相复合粒子所具有的独特性能，一旦出现即为世界各国科研工作者所关注，并看好它的广泛应用前景。纳米复合材料是由两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大小复合而成的复合材料。这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或兼有之，而且可以是无机物、有机物或二者兼有。纳米复合材料也可以是指分散相尺寸有一维小于100nm的复合材料，分散相的组成可以是无机化合物，也可以是有机化合物，无机化合物通常是指陶瓷、金属等，有机化合物通常是指有机高分子材料。当纳米材料为分散相，有机聚合物为连续相时，就是聚合物基纳米复合材料。聚合物/纳米复合材料的制备有许多方法，目前使用比较多的是插层法，并取得较好的效果。 插层复合法分为两大类：（1）插层聚合法（Intercalative Polymerization）即先将聚合物单体分散、插层进入层状硅酸盐片层中，然后引发原位聚合，利用聚合时放出的大量热量，克服硅酸盐片层间的库仑力，从而使硅酸盐片层以纳米尺度与聚合物基体复合。（2）聚合物插层（Polymer Intercalation）即将聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合，利用力学或热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层并均匀分散在聚合物基体中。 按照聚合反应类型的不同，插层聚合也可分为插层缩聚和插层加聚两种类型。聚合物插层又可分为聚合物溶液插层和聚合物熔融插层两种。聚合物溶液插层是聚合物大分子链在溶液中借助于溶剂而插层进入粘土矿物的结构片层间，然后再挥发除去溶剂。这种方式需要合适的溶剂来同时溶解聚合物和分散粘土矿物。聚合物熔融插层是聚合物在高于其软化温度下加热，在静态条件或剪切力作用下直接插层进入粘土矿物的片层间，这种方法具有显著的优点，如工艺简单、成本较低等，但对插层剂的选择和处理工艺有较高的要求[1-6]。 1.1.1聚合物/纳米复合材料的性能 纳米复合材料在基本性能上具有普通复合材料所具有的共同特点，但也有差异。 (1) 可综合发挥各组分的协同效能，这是其中任何一种材料都不具备的多种性能，纳米复合材料的这种协同效应非常显著。 (2) 性能的可设计性，可针对纳米复合材料的性能需求进行材料设计和制造，例如，当强化紫外光屏蔽作用时，可选用TiO2纳CaCO3纳米材料进行复合;当强调耐热性能时，可选用聚酞胺基材料与纳米材料的复合。 (3) 可按需要加工材料的形状，避免多次加工和重复加工。如利用填充纳米材料方法，经紫外光辐射可一次性加工成特定形态的薄膜材料纳米复合 材料的性能可设计性是纳米复合材料基本性能的最大特点，性能设计要考虑到诸多影响因素，如纳米材料的分散粒度与分散均匀度、纳米材料的活性、纳米材料的含量;纳米材料与有机聚合物的相容性、有机聚合物的可加工性:纳米复合材料的适用对象、适用环境等。 1.1.2聚合物/纳米复合材料的研究现状 聚合物纳米复合材料还处于发展阶段，但根据预测，纳米复合材料将会迅速发展，成为近10年来对塑料工业影响最大的技术。聚合物通过熔融复合或者原位聚合技术利用2%～5%的纳米填料进行增强改性，即可大幅度改善其热学-力学性能、气体阻隔性能和阻燃性能，而且可以获得比常规填料增强的聚合物材料高得多的耐热性能、尺寸稳定性能和导电性能。影响纳米复合材料发展的一个重要因素是纳米填料的产量很小，从而造成其成本居高不下。随着纳米填料产量的逐渐增多，其价格必将大幅降低，从而降低最终复合材料的生产成本。中国的纳米填料生产发展极为迅速，这必将扩大纳米填料的市场规模，为纳米复合材料的发展提供基础。 　　影响纳米复合材料发展的另一个因素是纳米复合材料的性能还需提高。例如，纯纳米复合材料并不具备足够高的阻燃性能，不能满足电器领域和许多对阻燃性能要求严格的应用的要求。进一步提高纳米复合材料的综合性能，是纳米复合材料拓宽应用领域的必经之路[-15]。 　　尽管纳米复合材料的商业应用领域屈指可数。但是随着技术的突飞猛进，纳米复合材料的应用领域必将有大的改观。 3，4--1，3-(3，4-dihydro-1，3- benzoxazine ，) 是一类含杂环结构的中间体，(或) 催化剂的作用下，，，， ， ; 其开环聚合过程无小分子物释放， ， ， ， (180 ℃) 下的机械强度与双马型聚酰亚胺接近， ， ， ， ， ， 图1.1 苯并噁嗪开环聚合示意图 图1.2 双酚A 型苯并噁嗪 图1.3 二烯丙基二苯并噁嗪(DADBOZ) 图1.4 二苯甲烷二胺型苯并噁嗪 图1.5 单环苯并噁嗪 在苯并噁嗪的物性方面， ， ; 适用于层压制品浸胶压制工艺的高活性多环苯并噁嗪树脂溶液;适用于树脂传递模塑(RTM) 工艺的低粘度单环苯并噁嗪液体树脂，蛭石