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1--抗刮擦和耐磨损涂层制备
光固化纳米复合涂料及其进展
施文芳
中国科学技术大学聚合物与辐射固化实验室
《第十届辐射固化技术高级研讨班》
2009.10.23–26 黄山市
2一．绪 论
二．丙烯酸酯/二氧化硅纳米复合涂料
三．丙烯酸酯/粘土纳米复合涂料
四．丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合涂料
五．结 论
内容提要
3内容提要
一．绪 论
二．丙烯酸酯/二氧化硅纳米复合涂料
三．丙烯酸酯/粘土纳米复合涂料
四．丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合涂料
五．结 论
4聚合物特性
强度与重量比
韧性
稳定性（热、温度、UV光）
气体渗透性
阻燃性
折射率
其它性能
5聚合物材料范畴
化学材料
不同化学链段组成（尼龙，人造丝，奥纶-聚酯）
更加复杂的化学链段（凯夫拉尔-纤维B，一种质地牢
固重量轻的合成纤维)
混合化学链段
复合材料
树脂浸渍材料(玻璃纤维, 碳纤维,凯夫拉尔纤维
(一种质地牢固重量轻的合成纤维)
结构材料 (挤出,多孔)
聚合物混合物 (橡胶+聚合物)
助剂（纳米化？）（UV 吸收剂/阻燃剂/填料）
纳米复合材料
聚合物/天然层状材料
聚合物/金属薄片
聚合物/碳纳米管
聚合物/合成（层状）材料
6
合成层状材料
天然层状材料/蒙脱土
合成材料/POSS碳纳米管
纳米复合材料无机相
至少在一个方向上的尺寸在1-100 纳
米（1纳米＝10倍氢原子的直径或者
相当于人的头发的10万分之一）。
纳米粒子 三维纳米尺寸
纳米管 两维纳米尺寸
纳米粘 一维纳米尺寸
7纳米复合材料年均增长率超过30％，尤其是PP、PA、PET
和PVC纳米复合材料（塑料、纤维、橡胶）
聚合物/纳米复合材料：高强度、高模量、高耐热性、低
吸湿性、高尺寸稳定性，阻隔性能好，并具有良好的加工
性能。
PET纳米纤维：优异的吸收远红外线、抗紫外线、抗菌、
防臭、亲水亲油、防辐射、变色、芳香、耐热、阻燃、抗
静电、导电等。
形变
应
力
纳米复合材料应用
聚合物
纳米复合材料
8聚合物复合材料的形成
层间具有明确
的空间排列
分布在整个聚合
物基体内
+
9研究工作：粘土/尼龙、粘土/热塑性聚酯、粘
土/聚丙烯、粘土/超高分子量聚乙烯、粘土/聚
苯乙烯、粘土/低分子液晶、粘土/聚苯胺、粘
土/ 热固性塑料(如环氧树脂、酚醛树脂、不饱
和聚酯)、粘土/橡胶(聚氨酯、硅橡胶、丁腈橡
胶)等，但是具有较大产业化价值和已经实现规
模生产的不多。
原因: 一是粘土/塑料纳米复合材料的工业化开
发投入大，周期较长, 应用市场需要培养，过
程漫长。
纳米复合材料研发与工业化
10
聚合物/无机纳米复合涂料
增强力学性能
提高热稳定性
赋予阻燃性
提高气体阻隔性能
增强抗刮擦性能
作用区域
纳米粒子纳米粒子具有表面界面效应、
小尺寸效应及量子尺寸效应
改善耐化学腐蚀性
减少收缩和残余应力
改变电学/光学性能
改进流变性
11
Source: SciFinder Scholar
(CAPLUS/ MEDLINE)
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
500
400
300
200
100
0
聚合物/粘土纳米复合涂料的研究文章
12
AFM
丙烯酸酯类涂层
杂化复合涂层
转数
磨
损
度
可见光
紫外光
聚合物/粘土纳米复合涂料的性能
TEM of the 16.7wt% nano
alumina filled gelatin film
Transmittance rate of 16.7wt.% nanoalumina filled
gelatin films coated on 0.1mm thick plastic
13
+
O R2 O
OOO
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
R1
O
HO
Diglycidyl ether (DGE)
官能度超过10的高官能度单体/低聚物
高官能度单体/低聚物￣纳米复合涂料
R3
O
O
O
O
O
O
R3
O
O
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
R1
O
O O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
R1
O
O
OH
O
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O
O
O
O
O
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O
O
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O
O
O
R1
O
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O
O
O
O
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O
O
O
OR1
O
O R2 O
OH
O
OH
O
O
R1
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
OO
O
O
O
O
O
MIRAMER MEA-2 (R2: 烷基基团)
或者MIRAMER MEA-4 (R2: 环己基)
MIRAMER MEA-6 (R3: Alkyl group)
or
MIRA
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