聚合物纳米复合材料-课件1.ppt

为什么要对纳米微粒进行外表修饰

什么是外表修饰

怎样对纳米微粒进行外表修饰

纳米微粒外表物理修饰

纳米微粒外表化学修饰〔酯化反响法、偶联剂法、外表接枝改性法〕;(2)外表接枝改性法;(ⅱ)颗粒外表聚合生长接枝法．这种方法是单体在引发剂作用下直接从无机粒子外表开始聚合，诱发生长，完成了颗粒外表高分子包敷，这种方法特点是接技率较高．

;a.在粒子外表引入双键;一些无机氧化物外表带有化学键结合的羟基，可根据羟基设计反响，引入反响官能团，再进行接枝;;(ⅲ)偶连接枝法．这种方法是通过纳米粒子外表的官能团与高分子的直接反响实现接枝，接枝反响可由下式来描述：;硫化镉;这种方法的优点是可以预先设计聚合物，可得到结构明确、分子量分布窄的接枝链．;外表接枝改性方法的优点：;注意：接枝后并不是在任意溶剂中都有良好的长期分散稳定性，接枝的高分子必须与有机溶剂相溶才能到达稳定分散的目的．铁氧体纳米粒子经聚丙烯酰胺接枝后在水中具有良好的分散性，而用聚苯乙烯接枝的在苯中才具有好的稳定分散性。;聚合物/纳米复合材料;复合材料的定义和特点

复合材料的定义：

由两种或两种以上不同性质的或不同结构的材料，通过一定的工艺复合而成的性能优于原单一材料的多相固体材料。

内涵：

微观上是非均匀相的材料

组分材料性能差异大

组成的复合材料性能有较大的改进;*;*;*;复合材料的根本结构模式

复合材料由基体和增强剂两个组分构成：

基体：构成复合材料的连续相；

增强剂〔增强相、增强体〕：复合材料中独立的形态分布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著改善和增强。

增强剂〔相〕一般较基体硬，强度、模量较基体大，或具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。

增强剂〔相〕与基体之间存在着明显界面。;决定复合材料性能的三个因素;*;聚合物基纳米复合材料是由各种纳米单元与有机高分子材料以各种方式复合成型的、至少有一种分散相的一维尺度〔如长度、宽度或厚度〕在100nm以内的新型复合材料

所采用的纳米单元可分为金属、无机物、高分子等;纳米纤维(碳纳米管、纤维素晶须、凹凸棒土)

层状无机物(layeredsilicates)

纳米粒子(CaCO3、SiO2、TiO2、ZnO、Al2O3、Cr2O3);层状硅酸盐纳米复合材料;;层状硅酸盐与聚合物以某种方式形成的以纳米级分散的复合材料。;这类复合材料最早是由日本学者在1987年开创的，当时制造了尼龙6插层硅酸盐纳米复合材料。后来又开发了聚酰亚胺插层硅酸盐纳米复合材料。

商品化的插层纳米复合材料，作为工程塑料应用于汽车零部件上。;1stCommercialLaunchStepAssist

onAstro〔阿斯特罗牌汽车〕andSafariVan(通用汽车);层状硅酸盐的种类;层状硅酸盐是2∶1型粘土矿物，其根本结构单元是由两层硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体构成，两者之间靠共用氧原子连接。

这种黏土的硅酸盐片层之间存在碱金属离子，在水中溶胀，即可溶胀的黏土。;;层状硅酸盐纳米复合材料;粘土的有机化处理;层状硅酸盐的离子交换性;R〔脂肪烃基〕：

①C12H25→十二烷基三甲基氯化铵

②C16H33→十六烷基三甲基氯化铵

③C18H37→十八烷基三甲基氯化铵

此外，十二烷基二甲基苄基氯化铵、

十八烷基二甲基苄基氯化铵等。;其它的阳离子还能与该离子进行交换吗？;有机铵盐改性后的粘土在酸性介质中水解，水中的质子很难将铵盐基团置换下来，这说明由离子键所形成的复合物是比较稳定的。

原因是：在离子键形成过程中，烷基与粘土产生了比较明显的物理吸附作用。烷基越大，这种吸附作用〔范德华力〕就越大。

因此，这种离子置换具有不可逆性。;插层剂的作用;PreparationMethods;1.InsituPolymerization;粘土的硅酸盐片层由于具有高外表能，吸引大量的聚合物单体附在其上，直到到达吸附平衡，当温度升高至一定数值时，粘土的硅酸盐片层上的有机阳离子就可以催化聚合这些单体。;由于极性聚合物的极性一般比单体的极性低，反响使得片层外表附着物极性降低，从而打破了吸附平衡，在极性吸引下新的单体又进入到粘土的硅酸盐片层之间，继续反响，直到片层完全剥离或者反响中止。

反响过程中，聚合时放出的大量热量，能够克服硅酸盐片层结构之间的库仑力将其剥离，使得硅酸盐片层结构与聚合物能够以纳米尺度复合。;优点：应用范围广泛，纳