高分子纳米复合材料 详解
蒙脱土纳米复合材料
聚合物/蒙脱土纳米复合材料
蒙脱土纳米复合材料：蒙脱土纳米复合材料是目前研究最多，工业化应用前景好的一种聚合物基纳米复合材料。纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于 95%。具有层状结构的蒙脱土是制备成纳米复合材料的理想天然矿物。蒙脱土是一种层状硅酸盐，结构片层由硅氧四面体亚层和铝氧八面体构成，厚0.66nm左右，片层之间通过NA+、Ca2+等金属阳离子形成的微弱静电作用结合在一起，一个片层与一个阳离子层构成MMT的结构单元，厚度为1.25纳米（阳离子为钠离子）左右。
结构：蒙脱土的化学式为：Mn+x/n[Al4.0-xMgx](Si8.0)O20(OH)4·yH2O，属于2:1型层状硅酸盐，即每个单位晶胞由2个硅氧四面体晶片间夹带一个铝氧八面体晶片构成三明治状结构[3]，二者之间靠共用氧原子连接，每层厚度约为1 nm。
性能：聚合物/蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。与常规复合材料相比，具有以下特点：只需很少的填料 April 质量分数)，即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能；具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；其力学性能有优于纤维增强聚合物系，因为层状硅酸盐可以在二维方向上起增强作用；由于硅酸盐呈片层平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；层状硅酸盐蒙脱土天然存在有丰富的资源且价格低廉。故聚合物/蒙脱土纳米复合材料成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于 95%。具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加（通常采用螺杆共混）。
高分子_无机纳米复合材料的研究进展
收稿日期:2002-03-03。 作者简介:严满清,女,25岁,在读研究生,主要从事塑料改性及应用开发方面的研究工作。高分子/无机纳米复合材料的研究进展严满清 王平华(合肥工业大学化工学院高分子科学与工程系,230009) 摘要:详细概述了采用纳米粒子直接填充分散法制备高分子基无机纳米复合材料,对纳米粒子表面处理方法及纳米复合材料的性能及应用进行了介绍。关键词: 无机纳米粒子 表面处理 纳米复合材料 纳米粒子直接填充分散法 纳米科学与技术是一个跨学科的研究与开发领域,涉及纳米电子学、纳米材料学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工及表征等[1]。由于纳米科学与技术而制得的纳米材料表现出许多与众不同的特殊性质如光吸收性、高混合性、压缩性等,有着广阔的应用前景[2]。因此,纳米材料被称为最有前途的材料。1 纳米材料纳米结构为至少一维尺寸在1～100nm区域的结构,它包括纳米粒子、纳米纤维、纳米薄膜、纳米块状和纳米晶等。纳米粒子,又称超微粒子(ultrafinepowders,简称UFP),统指1～100nm的细微颗粒(结晶的或非结晶的)。纳米粒子既不同于微观原子、分子团簇,又不同于宏观体相材料,是一种介于宏观固体和分子间的亚稳中间态物质。当粒子尺寸进入纳米数量级(1～100nm)时,由于纳米粒子的表面原子与体相总原子数之比随粒径尺寸的减少而急剧增大,使其显示出强烈的体积效应、量子效应、表面效应和宏观量子隧道效应。纳米材料指的是纳米结构按一定方式堆积或一定基体中分散形成的宏观材料,包括纳米块状材料和纳米复合材料。制备纳米材料的方法有:化学气相沉积法、物理气相沉积法、机械合金法、液相化学合成法、超声波辐射法。从物质的类别来分,可分为金属纳米材料、无机氧化物纳米材料、无机半导体纳米材料和有机小分子和聚合物纳米材料。纳米材料是一种具有广泛应用潜力的新型材料,纳米材料能全面改善聚合物的综合性能,而且能赋予其奇特的性能,为聚合物的增韧增强改性提供了新的途径[3]。2 高分子/纳米复合材料的常用制备方法1984年Roy和Kormarneni等首次提出了纳米复合材料的概念,纳米复合材料也就是纳米级尺寸均匀分散于聚合物的复合体系。纳米复合材料从复合的维度来分,分为0-1、0-2、0-3、1-1、1-2等类型复合材料。由于纳米复合材料的分散相与基体相之间的界面积很大,如果分散相和基体相的性质充分结合起来,将大大改进和提高材料的各种力学性质,因为纳米无机粒子,不同于一般无机粒子,它对材料既增强又增韧。例如,在层状无机物中嵌入导电聚合物,可制得导电材料。另外,由于纳米复合材料达到分子水平相容,且相尺寸小于光波长,因而纳米复合材料透明性好。2.1 纳米粒子直接填充分散法直接填充分散法是指先通过一定的方法如气相法、液相法和直接使用高能机械球磨直接粉碎的固相法等制得纳米粒子,然后将纳米粒子与聚合物组分(单体或聚合物)通过适当方法制得聚合物基无机纳米复合材料。这种方法是制备聚合物基无机纳米复合材料中最简单适用的一种方法。直接填充分散法制备聚合物基纳米复合材料主要分为:(1) 纳米粒子分散在聚合物中,聚合物可以是溶液或熔体[4],也可以将纳米粒子直接同聚合物粉体用共混方法获得,共混前采取分散剂、偶联剂、表现 代 塑 料 加 工 应 用第14卷第5期 ModernPlasticsProcessingandApplications 2002年10月面功能改性剂或采用超声波辅助分散等[5]。(2) 纳米粒子也可以分散在单体中,然后进行本体聚合、乳液聚合、氧化聚合和缩聚。与插入法和溶胶-凝胶法2种方法相比,纳米粒子直接填充法具有2点优势:一是聚合物基体本身的可选择空间很大,二是可有目的、有选择地引入单一或复合纳米粒子组分。但由于纳米粒子粒径小,比表面大,表面能高,极易形成粒径较大的团聚体,使纳米组分很难发挥其独特作用。因此纳米组分在聚合物(或其前驱体)中的均匀分散是成功制备纳米复合材料的关键和核心问题。2.2 层间插入法层间插入法是有机纳米聚合物(ONIC)制备中的重要方法,也是当前研究热点之一[6～8]。此法就是将聚合物插入层状结构的无机化合物如硅酸盐类粘土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物等。其片层间距一般为纳米级,可容纳单体和聚合物分子。它不仅让单条聚合物链嵌入夹层,形成“嵌入型纳米复合材料”,而且可使层片状填料的片层剥离从而以单片形式均匀分散于聚合物中,形成“剥离型纳米复合材料”。层间插入法包括熔体插层、溶液或乳液插层和插层聚合。插层法工艺简单,原料来源丰富低廉。而且由于片层无机物只在一维的厚度方向上处于纳米级,分散较容易。插层法的关键技术是片层物插层前的处理。2.3 溶胶-凝胶法(sol-gel)溶胶-凝胶法作为制备聚合物基无机纳米复合材料的一类主要方法和研究热点广受关注。此法反应条件温和,两相分散均匀,允许掺杂大量的有机物和无机物,而且能得到高纯度和高均匀的材料,易于加工成型。该方法优势是在开始阶段控制材料结构的纳米尺度。例如将异丙醇铝溶胶与聚乙烯醇PVA混合,进行凝胶化,真空干燥得PVA/Al2O3复合材料。溶胶-凝胶法中有机相和无机相有化学力的作用,甚至会产生聚合物交联而形成互穿网络。但该法也有一些缺点:前驱物价格昂贵而且有毒;无机组分仅限于SiO2和TiO2;溶剂挥发和溶剂的选择也有许多局限。3 纳米粒子直接填充分散用直接填充分散法制备聚合物基纳米复合材料的关键技术是纳米粒子在聚合物基体中呈纳米尺度的均匀分散。因此,通常采用各种表面处理和修饰方法对纳米粒子进行预处理,以防止基团聚合和促进其与聚合物间的柔和性及在聚合物中的分散性。3.1 聚合物基体中无机纳米材料的表面处理方法纳米粒子分散就是将纳米粒子的团聚体分离成单个纳米粒子或者是为数不多的纳米粒子的小团聚体均匀分布在聚合物中的过程。所以在制备聚合物纳米复合材料时,对纳米粒子的团聚要进行表面处理改性,一般分为物理改性处理和化学改性处理。3.1.1 化学改性处理(1) 表面接枝改性通过各种途径在粒子表面引入具有引发能力的活性种子(自由基、阳离子或阴离子),引发单体在粒子表面聚合。如用等离子体或辐射等方法,使粒子表面的羟基产生具有引发活性种子,通过这些活性种子引发单体聚合;或者由于纳米粒子表面含有与单体共聚的活性基团,一定条件下进行直接的接枝聚合;或者在粒子表面偶联上一些有机基团(如—ROH、—RNH2、—RSH等基团),在通过氧化-还原或加热使粒子表面产生自由基,引发乙烯基单体聚合。(2) 表面覆盖改性利用表面活性剂覆盖于粒子表面,赋予粒子表面以新的性质。经常用的表面改性剂有硅烷、钛酸酯类偶联剂、硬脂酸、有机硅等。目前大分子偶联剂也有很大的发展,因为大分子偶联剂有两亲结构,而且它的亲油链端长度较普通偶联剂长,与聚烯烃树脂的相容性更好。如用马来酸酐与PE接枝共聚,使PE分子链上接上极性基团,在复合材料上作为大分子偶联剂对填料表面进行包覆。(3) 高能表面改性利用高能电晕放电、紫外线、等离子射线等对粒子表面改性。另外,利用超声波的分散、粉碎、活化、引发等多重作用,建立了超声波引发包裹乳液聚合制备聚合物/无机纳米复合材料的技术,解决了无机纳米粒子因表面能高易团聚的难题[9]。3.1.2 物理改性处理(1) 机械化学改性在外力作用下采用粉碎、摩擦等方法是分子晶格发生位移,内能增大,活性的粉末表面与其他物质发生附着,以达到表面改性的目的。(2)
纳米材料在高分子材料中的应用
纳米材料在高分子材料中的应用
班级:Z090162 学号:Z09016206 姓名:张欢
纳米材料及其技术是随着科技发展而形成的新型应用技术。纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到广泛的应用。近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并取得了许多可观的成果。
一、纳米粒子的特性及其对纳米复合材料的性能影响
1·1纳米粒子的特性
纳米粒子按成分分可以是金属,也可以是非金属,包括无机物和有机高分子等;按相结构分可以是单相,也可以是多相;根据原子排列的对称性和有序程度,有晶态、非晶态、准晶态。由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使其在催化、光电、磁性、热、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。
(1)表面与界面效应。纳米微粒比表面积大,位于表面的原子占相当大的比例,表面能高。由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。利用纳米材料的这种特点,能与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米材料的复合材料的强度、韧性大幅度提高。
(2)小尺寸效应。当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性及熔点等发生变化。如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%~50%)。应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度大大改善。
(3)量子尺寸效应。即纳米材料颗粒尺寸小到定值时,费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象。其结果使纳米材料具有高度光学非线性、特异性催化和光催化性质等。
纳米复合材料的相关概念
1 纳米复合材料的部分基本概念
摘要：纳米材料被誉为21世纪的新材料，其概念在上世纪中叶被科学界提出后得到广泛重视和深入发展。本论文主要阐述了纳米复合材料概念的各种表达方法，例证了几种纳米复合材料，并对其纳米效应做出了具体说明。
关键词：纳米 纳米复合材料 纳米效应
一、纳米复合材料的定义及例证
20世纪80年代，Roy和Komarneni提出纳米复合材料(nanoeomposites)的定义，与单一组分的纳米结晶材料和纳米相材料不同，它是指材料两相(或多相)微观结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸(1~100nm)的材料[1]。
也有学者做如下定义，当颗粒或尺寸至少在一维尺寸上小于100nm，且必须具有截然不同于块状材料的电学、光学、热学、化学或力学性能的一类复合材料体系[2-4]。
目前已经成功制备的纳米复合材料已有很多，以下是其中几个例子以及其特备方法和特点。
（1）聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料
聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料是采用溶液插层、原位聚合、熔融插层法进行制备的。
这种材料的由于高分子能进入层状无机纳米材料的片层之间,其分子链段的运动受到了限制而显著提高复合材料的耐热性及材料的尺寸稳定性，而且层状无机纳米材料可以在二维方向得到良好的增强作用。因此聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料相对纯聚丙烯来说其强度和韧性都得到了很大的提高，综合性能优异。
（2）ZnO/Ag纳米复合材料
ZnO/Ag纳米复合材料的制备方法有共沉淀法，溶胶-凝胶法，化学沉积法，均匀沉淀法，喷射热分解法，固相法。
纳米ZnO与普通ZnO微粒相比，具有许多特殊性质：非迁移性、压电性、荧光性、具有光吸收和散射紫外光的能力等。ZnO具有光触媒功能，Ag的加入减少了空穴-电子对的复合，大大提高了其催化性能[5]，无二次污染，而且光降解成本低，反应条件温和。
2 （3）聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料
高分子纳米复合材料研究进展_高分子纳米复合材料的制备_表征和应用前景
编者按:纳米材料是当前材料科学研究的热点之一,涉及多种学科,具有极大的理论和应用价值,被誉为/21世纪最有前途的材料0,国内众多科研单位在此领域也作了大量工作,形成各自特有的研究体系。本文(Ñ、
Ò)就其中的高分子纳米复合材料,提出了作者的一些见解,供同行们共同探讨,以促进研究水平的提高,不
断取得创新的成果。
高分子纳米复合材料研究进展*(I)高分子纳米复合材料的制备、表征和应用前景
曾 戎 章明秋 曾汉民
( 中山大学材料科学研究所国家教委聚合物复合材料及功能材料开放研究实验室 广州 510275 )
文 摘 综述了高分子纳米复合材料的发展研究现状,将高分子纳米复合材料的制备方法分为四大类:
纳米单元与高分子直接共混(内含纳米单元的制备及其表面改性方法);在高分子基体中原位生成纳米单元;
在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子及纳米单元和高分子同时生成。介绍了高分子纳米复合材料的表征技术及其应用前景。
关键词 高分子纳米复合材料,纳米单元,制备,表征,应用
ProgressofPolymer2Nanocomposites(I)Preparation,CharacterizationandApplicationofPolymer2Nanocomposites
ZengRong ZhangMingqiu ZengHanmin
( MaterialsScienceInstituteofZhongshanUniversity,LaboratoryofPolymericComposite&FunctionalMaterials,TheStateEducationalCommissionofChina Guangzhou 510275 )
Abstract Theprogressofpolymer2nanocompositesisreviewed.Thepreparationmethodsareclassifiedintofourcategories:directlyblendingnano2unitswithpolymer(includingpreparationandsurface2modificationofnano2units),in
高分子纳米复合材料的自组装结构与性能研究
高分子纳米复合材料的自组装结构与性能研究
高分子纳米复合材料是由高分子和纳米颗粒混合后形成的材料，具有许多优异的性能，被广泛应用于材料学、化学、生物医学等领域。其中，自组装结构是高分子纳米复合材料的重要性能之一。本文将介绍高分子纳米复合材料的自组装结构及其对材料性能的影响研究。
一、高分子纳米复合材料的自组装结构
高分子纳米复合材料的自组装结构是指高分子与纳米颗粒之间的相互作用力所形成的有序、规则的结构。其中，高分子与纳米颗粒之间的相互作用包括范德华力、静电相互作用、亲疏水相互作用等。
1.1 高分子与纳米颗粒的混合
高分子与纳米颗粒之间的相互作用力决定着它们的混合状态。常用的混合方式包括溶剂混合法、共混法、原位聚合法等。其中，原位聚合法是一种常用的方法，其优点在于反应过程连续，可控性强。
1.2 高分子纳米复合材料的自组装结构
高分子纳米复合材料的自组装结构主要包括以下几种形态：
(1) 网状结构
网状结构是指高分子网络中有纳米颗粒分散，形成的三维有序结构。这种结构有很高的孔隙度和比表面积，可用于催化、吸附、分子筛等领域。
(2) 层状结构 层状结构是指高分子链与纳米颗粒呈层状排列，形成的二维有序结构。这种结构具有良好的导电性、光学性能和机械性能，广泛应用于柔性显示、电子器件等领域。
(3) 管状结构
管状结构是指高分子链在纳米颗粒表面构建出管状结构，形成的有序结构。这种结构具有良好的催化性能和光学性能，被应用于催化剂、生物传感器等领域。
1.3 自组装结构对材料性能的影响
高分子纳米复合材料的自组装结构对材料性能有着非常重要的影响。具体包括以下方面：
(1) 导电性能
高分子纳米复合材料的层状结构和管状结构具有良好的导电性能，因而广泛应用于柔性电子领域。
(2) 机械性能
高分子纳米复合材料的网状结构具有良好的韧性和弹性，被应用于人工组织、可穿戴设备等领域。
(3) 光学性能
高分子纳米复合材料的层状结构和管状结构具有良好的光学性能，因而被应用于光催化、柔性显示等领域。
高分子纳米复合材料的研发及应用研究
高分子纳米复合材料的研发及应用研究
高分子纳米复合材料的研发及其应用研究
随着科技的快速发展和社会经济的快速发展，高分子纳米复合材料已经成为一个备受关注的研究领域。高分子纳米复合材料具有高强度、高韧性、低密度、耐腐蚀、高温和高压等优异性能，使得其在许多领域得到了广泛的应用和推广。通过对高分子纳米复合材料的研发和应用研究，为人们提供了更高质量、更具可持续性的产品和材料，使得这一领域成为当前材料学领域的热门话题。
一、高分子纳米复合材料的研发
高分子纳米复合材料是由高分子基体和纳米填料组成的复合材料。其中，高分子基体可以是塑料、橡胶、纤维素等有机高分子，而纳米填料可以是氧化物、碳纳米管等无机纳米材料。通过将这些材料进行复合，可以显著提高材料的性能，使得其在多个领域获得应用。
高分子纳米复合材料的研发需要充分考虑材料的物理化学性质、合成工艺以及材料结构的优化等因素。其中，纳米材料的选择和制备对于复合材料的性能影响较大。纳米材料的表面积大、表面活性高，具有多种特殊的物理和化学特性，可以与高分子有良好的相容性，并且能够增加材料的强度、韧性和刚度等性能。因此，选取合适的纳米材料并掌握其制备和处理技术对于高分子纳米复合材料的研发至关重要。
另外，制备复合材料的方法也是高分子纳米复合材料研发的重要一环。在材料的制备方法方面，目前主流的制备方法有机械混合法、熔体混合法和溶液浸渍法等。其中，机械混合法是在机械装置中混合高分子和纳米材料，溶剂浸润法是将溶液浸润高分子，然后将纳米材料处理成溶液浸润高分子的过程。这些制备方法的优点在于可以实现简单、低成本的生产方式，但是制备高品质的高分子纳米复合材料仍然面临诸多挑战，需要不断探索和研究。 二、高分子纳米复合材料的应用研究
高分子纳米复合材料已经在汽车、航空航天、医药、建筑和电子等领域得到广泛的应用。其中，高分子纳米复合材料的应用范围逐渐扩展，给人们的生活和工作带来了更多可能性和机会。
功能性聚合物基纳米复合材料
・１２・ 贵 州 化工 ＧｕｉｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ ２０１１年８月 第３６卷第４期
功能性聚合物基纳米复合材料
周 维
（贵州省化工研究院，贵州贵阳５５０ＯＯ２）
摘要：纳米复合材料是指分散相大小为纳米级（一般为１—１００ｒｉｍ）粒子均匀分散于基体中，可发挥各组元材 料的优点，克服单一组元的缺陷，具有某种特殊性能或良好综合性能的材料。对聚合物基纳米复合材料研究现状 进行了概述，并对其分类、应用、性能等方面的国内外研究进展进行了全面综述。 关键词：纳米复合材料；聚合物；功能材料 中图分类号：ＴＢ３３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—９４１１（２０１１）０４—００１２—０３
聚合物具有良好的力学、光学和成型加工性能， 聚合物与纳米颗粒的结合不仅可以起到载体的作
用，同时可以防止纳米微粒的团聚，控制粒子的尺寸
大小、分布等，而且复合后还可显示出新的物理化学 特性，成为一类新型的功能材料。而以聚合物为母 体树脂的材料叫聚合物纳米复合材料［１】。如表１所 示 ¨：
表１ 功能性聚合物基纳米复合材料一览表
纳米复合材料组成 复合材料的性质及应用
ＳＢＳ／ＢａＴｉＯ３、ＰＰＹ／Ｆｅ２０３、 Ｓｉ０２、Ｆｅ３０４、ＰＡｎ／Ｆｅ２０３、Ｔｉ０２、 ＰＡＮ／Ｃｎｓ、Ｃｄｓ
ＰＥＯ ＬｉＸ／ＳｉＯ２、Ｙ—Ａ１２０３ 原位合成铁电材料、导 电及超顺磁材料、催化 剂等
固体电解质材料
、Ｂ“ＰＢＤ／ｃｄ ＰＥＫ／ｐＰｂＰＭＭＡ／Ａ１Ｃ ＰＶ／光致发光和电致发光 Ｔ ” ｎ 、 Ｐ／ 囊 及兀ＣｄＳ ｅ
、ＰＶＢ／Ｓｉ（）＇ 一
、 、 ／、 原位或ＬＢ膜技术制备 Ｍ 、Ｂ枷 茬
Ｃ：ｎ １ｒ ＊＿－—Ｌ／ｕ ｒ ¨ ●一－ ＰＣ、ＰＥＴ／ＳｉＯ２、ＰＥ ＥＶＡ／ＴｉＯ２、 ＺｎＯ、ＰＥＴ／Ｂ２Ｏ３、Ｉｎ２０３、Ｓｉ０２、 红外、紫外屏蔽材料
ＰＡ ＥＦ／ＴｉＯ２、Ｐｔ、ＲｕＯ２、ＰＶＰＤ／ Ｔｉ０２、ＣｄＳ、ｂｐｙ Ｐ０Ｅ／Ｐｄ、ＰＰｙ、催化剂 ＰＡｎ／ＴｉＯ２、ＣｄＳ
聚丙烯纳米复合材料的研究及应用
聚丙烯纳米复合材料的研究及应用
李跃文 陈枝晴
(湖南科技职业学院高分子工程与技术系，长沙 ,410118 )
摘 要： 综述了聚丙烯基层状填料纳米复合材料、 纤维状填料纳米复合材料、 粉状填料纳米复 合材料、 POSS 纳米复合材料制备方法、结构与性能方面的最新研究进展，介绍了聚丙烯／粘土 纳米复合材料的一些实际应用，对今后的研究和开发方向也提出了自己的看法。
关键词： 聚丙烯，纳米复合材料，纳米填料，研究进展，应用
聚丙烯 (PP) 是目前产量最大、发展最快的合成树脂之一，它具有良好的综合力学性能、耐热 性、耐腐蚀性能和成型加工性能，应用范围十分广泛。但 PP 低温脆性大，耐老化性能不好，容易 燃烧，绝对强度和金属材料相比尚有一定差距，这些使其应用受到一定程度的制约。共聚、共混、 加助剂等传统的改性方法均有一定的局限性， 近年发展起来的纳米技术给 PP 提供了一种新的改性 途径，大量的研究表明，将 PP 与纳米组份复合，具有广泛而显著的改性效果。与传统方法相比， 通过形成纳
米复合材料对PP进行改性具有如下优点：(1)纳米组份含量很少时即有显著的改性效果；
(2) 在改善某些性能的同时，几乎不损害其它性能，特别是成型加工性能；(3)改性范围广 泛。
1、PP /层状填料纳米复合材料
1.1 PP/ 层状粘土纳米复合材料 自然界有些粘土矿物具有层状结构，如蒙脱土、累托土、斑脱土等。在适当的条件下，聚合 物分子链能插入到粘土片层之间，使片层层间距扩大，甚至剥离，从而形成纳米复合材料。由于 粘土片层的纳米效应和层状结构， PP/层状粘土纳米复合材料的力学强度、热稳定性、阻隔性、
阻燃性均有明显改善。
PP/ 蒙脱土纳米复合材料是研究和开发较早的 PP 纳米复合材料。目前的研究主要集中在熔融
共混法制备纳米复合材料及其结构与性能上。王平华［1］等用钠基蒙脱土 (Na-MMT) 和经十六
烷基三甲基溴化铵处理过的有机蒙脱土 (Org-MMT) 分别与 PP 制成了纳米复合材料，实验结果表 明， Na-MMT 和 Org-MMT 对 PP 均有良好的增强增韧效果，但两者填充形态不一样， Na-MMT 以纳米粒子形态填充， Org-MMT 以插层形态填充；另外， Na-MMT 还能诱导聚丙烯结晶晶型发 生转变，产生有利于提高聚丙烯冲击强度的 3晶型。丁超［2］等采用聚丙烯与甲基丙烯酸甲酯、
聚氨酯／层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展
２０１３年第２８卷第２期 ２０１３．Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．２ 聚氨酯工业 ＰＯＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ・５・
聚氨Ｎ／层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展
孙玉智 韩红青 刘凉冰 贾林才
（１．太原理工大学材料科学与工程学院太原０３００２４）（２．山西省化工研究所太原０３００２１）
摘要：综述了近年来国内外纳米层状硅酸盐改性聚氨酯的最新研究进展状况。介绍了层状硅酸
盐的结构、聚氨酯／层状硅酸盐纳米复合材料的类型及其微观结构，并对聚氨酯／层状硅酸盐纳米复 合材料的制备方法及其在弹性体、涂料、泡沫方面的应用进行了阐述，展望了未来发展趋势。
关键词：聚氨酯；层状硅酸盐；纳米复合材料
中图分类号：ＴＱ ３２３．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—１９０２（２０１３）０２—０００５—０３
聚氨酯（ＰＵ）材料由于具有减震、隔热、吸声、耐
磨等多种优异性能，是在目前所有高分子材料中唯
一一种在塑料、橡胶、泡沫、纤维、涂料、胶粘剂和功 能高分子七大领域均有应用价值的合成高分子材
料。近年来，聚合物基纳米复合材料的不断发展，也
相继推动了ＰＵ纳米复合材料研究的不断深入。 由于纳米粒子的尺寸效应及其作为分散相具有
的高度精细化，聚合物基纳米复合材料具有与传统 复合材料明显不同的力学性能和电、磁、光学等性
能。层状硅酸盐具有天然的纳米结构，在自然界中
分布广泛，种类繁多，价格低廉，同时能够在制备的 复合材料中达到分散相（层状硅酸盐晶体片层）的
高形状系数比而改善聚合物其它性能如耐热性、耐
候性、抗静电等，可作为聚合物理想的纳米级填料。 Ｆｕｋｕｓｈｉｍａ Ｙ，等¨ 首次成功制备了蒙脱土／尼龙６
纳米复合材料，引起了各国学者对层状硅酸盐粘土 的广泛关注，因此作者综述了聚氨酯／层状硅酸盐纳
米复合材料的主要制备方法和应用研究。
１复合材料的结构
１．１层状硅酸盐 层状硅酸盐种类繁多，包括蒙脱土、凹凸棒土、 高岭土、滑石粉等，它们的晶体结构由层状硅氧骨干