纳米技术和纳米材料在纸质材料中的应用.ppt

Hierarchical Structure of Paper 潜在的应用 选择性地吸收基于亲水疏水性质的材料 环境敏感的药物载体，刺激响应电光设备等。 银的改性 SH 未改性的银纳米粒子 （尺寸：约15-30纳米） 化学改性 表面修饰银纳米粒子的疏水性 低温?LCST亲水 + 温度响应的吸附行为 T LCST 高T?LCST疏水 + 温度响应的吸附行为 室温 45 ?C 未改性银纳米粒子的吸附 比例尺： 300 nm 封装层（2）; 改性银纳米粒子的吸附 室温 45 ?C 比例尺: 150 nm 封装层（2）; * Turbak pioneered homogenization 80’s, not by Battista MCC, commercial ??, Turbak low cost in suspension, high energy consumption 10 kWh/kg * Aspect ratio 100, difficult processing route, reinforcing mechanisms? * * * * * * * * 纳米科学领域和纳米技术方面（与纸相关的）的研究 ◆水性纳米复合材料的分散 水性纳米复合材料的分散 ◆聚合物-纳米粘土材料是一种重要的新型材料 提高弹性模量、抗磨性能、强度、刚度、防热性和保存等 增加透气性、水和油脂阻隔性能 可用于纺织、油漆、涂料等等 ◆对一些纸制品，如牛奶、果汁、冰淇淋、鱼、水果、微波??快餐、食品板块和包装盒、饮料杯、相纸等包装容器，其阻隔性能是非常重要的。 ◆打蜡食品包装容器存在的问题：不能回用，其不能用来作为牛奶、果汁、冰淇淋、快餐、食品板块的容器 聚合物 - 纳米粘土复合材料 纳米粘土复合材料的厚度约1nm 食品容器的阻隔涂层和纸张包装 防水、耐蒸汽和防油脂性能 许多纳米粘土复合材料进行了研究，如汽车轮胎、陶瓷、汽车传送带等，其中已经开始商业化使用纳米粘土复合材料： 膨润土（蒙脱石） 商业产品是欧加农粘土 高岭土不能用于制作纳米复合材料 聚合物 - 纳米粘土复合材料的合成 阳离子表面活性剂 单体 聚合物 阳离子交换 嵌入 覆膜与聚合物 剥离 单体渗透 剥离 聚合 障涂层中使用的聚合物 - 纳米粘土的关键问题 水性 乳液/细乳液聚合 均匀分布（没有聚集在聚合物基体） 正确使用表面活性剂 聚合物和纳米粘土之间有很强的亲和力 改性技术 经济 采用膨润土 （高岭土不能脱落该产品是不可用的） H2O H2O 合成聚合物封装水性纳米粘土复合材料的关键问题 对用于封装的粘土颗粒必须足够小---- 皂土和蒙脱石用于开始的试验 粘土必须具有疏水性，因此它可以分散在单体中 表面可采用不同的阳离子表面活性剂和聚合物播种技术改性 聚合前后乳液或细乳液必须稳定 使用表面活性剂 粘土必须被嵌入或脱落 阳离子交换法 涂料复合物 没有得到水基复合粘土-聚合物的纳米悬浮液 在聚合物乳液的粘土复合物还没有形成 封装的粘土被剥离成1-2纳米会使得过程更加困难 H2O 聚合物乳液 脱落粘土 细乳液聚合方法 阳离子交换镶嵌 在单体液滴中镶嵌的粘土 Oil 水 乳化 粘土的疏水性很重要 方法 油 水溶性引发 聚合物 留在水相中未镶嵌的粘土 油 单体转移 方法 油 聚合物 油溶性引发剂：复制液滴 聚合物 实验 H2O 聚合物乳液 脱落粘土 H2O Oil 1. 乳化 2. 聚合 在油相中预处理 包含TX-405（非离子乳化剂） 粒度和TX- 405用量之间的关系 ※蓝色圆圈和矩形：聚合前; ◆: CTAB（十六烷基三甲基溴化 ）=0.25克标准配方; ●: CTAB = 0.5克标准配方; ※红色圆圈：聚合后. ●: CTAB = 0.25克标准配方 X射线衍射图谱 A:处理前的Laponite粘土; B:聚合前细乳液样品中无CTAB; C:聚合后乳液样品无CTAB; D:聚合后细乳液样品中有CTAB; E:聚合后乳液样品中有CTAB。 Laponite粘土的间隔距离的比较 a苯乙烯和其他添加剂的存在; CTAB: 十六烷基三甲基溴化铵; ODA:十八胺; 1: Kubies, D.; et al., Langmuir 2002, 18, 6159 – 6163. TEM观察 有粘土（分布着纳米粒子) 无粘土 粘土存在聚合的一个乳胶颗粒的形态 聚合物 - 纳米粘土复合材料 在蜡中加入3％的纳米粘土可以增加50％的抗水性、1