纳米复合材料研究进展

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可生物降解聚乳酸纳米复合材料的研究进展摘要聚乳酸具有良好的机械性能、热塑性、生物相容性和生物降解性等, 广泛应用于可控释材料、生物医用材料、组织工程材料、合成纤维等领域。

将填充剂以纳米尺度分散在聚乳酸基体中形成聚乳酸纳米复合材料, 能显著提高聚乳酸的机械性、气体阻隔性能、热性能及生物降解性能, 受到国内外学者及工业界的广泛关注。

本文针对近年来在聚乳酸纳米复合材料的制备方法、结构表征与性能测试等方面取得的研究成果进行综述, 并对今后的研究方向进行了展望。

关键词聚乳酸; 可生物降解; 纳米复合材料; 蒙脱石; 聚多糖1 引言近年来, 由于大量聚烯烃等来源于石油产品的聚合物被广泛应用于包装材料领域, 它们被使用后很难回收而直接被弃入环境中, 造成很严重的环境污染问题。

现行处理此类固体污染物的方法通常是填埋或焚烧处理, 但是焚烧处理过程中易产生有害气体二次污染环境, 埋处理又会占用大量有限的土地资源, 传统聚烯烃塑料制品化学、生物稳定性强, 填埋后上百年也几乎不会分解, 造成土壤板结、作物减产、填埋地寿命变短等新的环境压力。

以可生物降解的聚合物替代传统石油基聚合物是解决上述环境污染问题的有效途径,聚乳酸被认为是最具开发应用价值的可生物降解聚合物, 它是由乳酸直接缩合或乳酸二聚体丙交酯开环聚合而形成的高分子, 而乳酸主要来源于自然界十分丰富的可再生植物资源如玉米淀粉、甜菜糖等的发酵, 聚乳酸在自然环境中可被水解或微生物降解为无公害的最终产物CO2 和H2O,对其进行堆肥或焚烧处理也不会带来新的环境污染[ 1]。

根据纳米填充剂的种类不同, 可以将其分为聚乳酸2无机纳米复合材料和聚乳酸2有机纳米复合材料两类, 本文针对近年来国内外在两类聚乳酸纳米复合材料的制备方法、结构表征与性能测试等方面取得的研究成果进行综述。

2 聚乳酸2无机纳米复合材料近年来, 将无机增强剂(包括蒙脱石、合成云母、碳纳米管、羟基磷灰石、二氧化硅和碳酸钙等)以纳米尺度分散在聚乳酸基体中形成聚乳酸2无机纳米复合材料, 能显著提高聚乳酸的机械性、气体阻隔性能、热性能及生物降解性能, 受到国内外学者及工业界的广泛关注[ 2]。

纳米复合材料的发展现状及展望

纳米复合材料的开展现状及展望纳米材料是物质以纳米构造按一定方式组装成的体系，以下是的一篇探究纳米复合材料开展现状的，供大家阅读参考。

：从纳米技术的角度论述了非金属粘土矿物——蒙脱石制备聚合物基纳米复合材料的开展现状和开展前景，并预测了聚苯乙烯纳米复合材料可能开展的新领域。

纳米是长度单位(Nanometer，nm)，原称“毫微米”，1 nm=10-9 m，即十亿分之一米，一只乒乓球放在地球上就相当于将一纳米直径的小球放在一只乒乓球上。

纳米粒子通常是指尺寸在1 nm～100 nm之间的粒子。

纳米效应为实际应用开拓了广泛的新领域。

利用纳米粒子的熔点低，可采取粉末冶金的新工艺。

调节颗粒的尺寸，可制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。

纳米银与普通银的性质完全不同，普通银为导体，而粒径小于20 nm的纳米银却是绝缘体。

金属铂是银白色金属，俗称白金;而纳米级金属铂是黑色的，俗称为铂黑。

纳米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纤维等粒子假设小到纳米级的范围时，一遇火种极易引起爆炸。

纳米粒子是热力学不稳定系统，易于自发地凝聚以降低其外表能，因此对已制备好的纳米粒子，如果久置那么需设法保护，例如保存在惰性空气中或其他稳定的介质中以防止凝聚。

纳米材料是物质以纳米构造按一定方式组装成的体系。

它是纳米科技开展的重要根底，也是纳米科技最为重要的研究对象。

纳米技术被公认为21世纪最具有开展前途的科学之一，纳米材料也被人们誉为21世纪最有前途的材料。

由于纳米材料本身所具有的特殊性能，使其能够广泛应用于化工、纺织、军事、医学等各个领域。

本文阐述了蒙脱石/高聚物纳米复合材料的研究进展，并对其开展前景加以展望，期望对其深层次的加工应用有所帮助。

纳米材料有多种分类方式，按其维数可分为：零维的纳米颗粒和原子团簇，一维的纳米线、纳米棒和纳米管，二维的纳米膜、纳米涂层和超晶格等;按化学成分可分为：纳米金属，纳米晶体，纳米陶瓷，纳米玻璃以及纳米高分子等;按材料物性可分为：纳米半导体材料，纳米磁性材料，纳米非线性光学材料，纳米铁磁体材料，纳米超导体材料，以及纳米热电材料等;按应用可分为：纳米电子材料，纳米光电子材料，纳米生物医用材料，纳米敏感材料，以及纳米储能材料等;按照材料的几何形状特征，可以把纳米材料分为：①纳米颗粒与粉体;②碳纳米管与一维纳米线;③纳米带材;④纳米薄膜;⑤中孔材料(如多孔碳、分子筛);⑥纳米构造材料;⑦有机分子材料。

纳米复合材料微观结构研究进展

米复合材料广泛应用于许多高技术领域，许多国家新材料发
展战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。材料的微观结构决定其宏观性能是自然界永恒的规律，
所以许多材料工作者都对纳米复合材料的微观结构进行了深入的研究。笔者现主要综述近年来纳米复合材料微观结
子尺寸效应和宏观量子隧道效应而表现出一些特殊性能，如
高热膨胀系数、比热容、高低熔点、奇特的磁性、强的吸波极
性能等；同时由于纳米材料有高密度缺陷、的过剩能、的高大比表面积和界面过剩体积而具有其它特殊性能，如高的弹性
模量、较强的韧性、高强度、强的耐磨性、超自润滑性和超塑性等。
吴素霞等采用预聚体法制备了聚氨酯（ｕ／纳米ＰＲ）碳管（Ｎｓ复合材料，过ｓＭ考察了该复合材料的微观结ｃＴ）通Ｅ
构。结果表明，ＮｓＰＲ体系中能够较好地分散。ＣＴ在ｕＭ．Ｇ１ｅｔ叫利用溶胶凝胶原位聚合法合成了具有ｉｒ等ｂ互穿网络结构的ＰｃＯ杂化薄膜材料，Ｖ／：通过场发射ＳＭＥ测试发现，ｉｓ０在薄膜中分散均匀。赖仕全等” 用ｓＭ和ＴＭ研究了聚酰胺６（Ａ６／ＥＥ６Ｐ６）
能形成一定的网络结构，热处理后的复合材料较热处理前的
结构更致密。
纳米复合材料是近年来发展较为迅速的一种新兴复合材料。所谓纳米复合材料是２０世纪８Ｏ年代初由Ｒｙ和０

聚乳酸纳米复合材料的研究进展

聚乳酸纳米复合材料的研究进展曹　丹,吴林波3,李伯耿,黄　源(浙江大学化工系高分子工程研究所,聚合反应工程国家重点实验室,杭州　310027) 摘要:聚乳酸是一种重要的可生物降解Π吸收高分子材料,广泛地用作可降解塑料、纤维和生物材料,市场前景广阔。

它具有与聚烯烃相当的力学强度和加工性能,但耐热性和抗冲性较差。

为满足各种应用的需要,其热性能、力学性能和气体阻隔性等尚需进一步提高。

通过与无机纳米材料复合的方法,可以明显地提高聚乳酸的性能。

本文介绍了近年来聚乳酸有机2无机纳米复合材料的制备、结构与性能等方面的研究进展,对三者的相互关系进行了评述,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词:聚乳酸;纳米复合材料;蒙脱土;二氧化硅;碳纳米管;羟基磷灰石聚乳酸(polylactic acid,P LA)是一种重要的可生物降解高分子材料。

它以玉米或薯类淀粉经发酵制得的乳酸为基本原料、经缩聚反应或其二聚体丙交酯的开环聚合反应而制得,在自然界中可生物降解生成二氧化碳和水[1],因而是一种来自自然界、使用后又回归自然界的环境友好材料,也是近年来研究开发最活跃的可生物降解材料之一[2],广泛地应用于包装材料、纤维、农膜、生物医用材料等领域。

但是,聚乳酸耐热性较差,制约了它的应用,同时,其力学性能和气体阻隔性亦有待于进一步提高,以满足不同应用的要求。

这促使人们对聚乳酸进行改性研究,各种聚乳酸改性方法和材料相继出现,如共混、共聚、纳米复合等。

自1984年R oy[3]首次提出纳米复合材料的概念以来,聚合物基纳米复合材料已得到广泛的研究和应用。

由于纳米粒子具有小尺寸效应、大比表面积、强界面结合效应等特性,使纳米复合材料具有优异的性能。

1997年Ogata[4]首次报道聚乳酸纳米复合材料,发现加入蒙脱土可使聚乳酸的结晶性和杨氏模量提高;之后,聚乳酸纳米复合材料得到了很大的发展,相继出现了聚乳酸Π蒙脱土纳米复合材料、聚乳酸Π羟基磷灰石纳米复合材料、聚乳酸Π纳米二氧化硅复合材料、聚乳酸Π纳米碳管复合材料,纳米复合的方法也从溶液共混法、熔融共混法发展到原位聚合法,其耐热、结晶、力学以及气体阻隔等性能得到显著的提高。

聚合物及其纳米复合材料的流变行为研究进展

Ｖ０．５Ｎｏ４１２．Ａｕｇ２０．０１
２１００年８月
文章编号：０４—１７（０００００ — ４１０４８２１）４— ０１０
聚合物及其纳米复合材料的朱忠诚，李玉飞，白宝丰
ｐｌｍｅ－ａｅｎｏｏｐｓｔｓｏｙｒｂｓｄｎａｃｍｏｉｅ
ＬＩＹａ— ｏｇ，ＺＨＵｈｎ・ｈｎｄｎＺｏｇｃｅｇ，ＬＩＹＵ－ｅ，ＢＡＩＢａ —ｅｇｆｉｏｆｎ
（ｅａ．ｆｌｅａｅＳｉｏｅｎｎＰｏｉｃ，ｈｎｚｏｎ．Ｌｈｄ，ｈｎｚｏ５０２ＣｉａＫｙＬｂｏｒｒｃｃｆＨａｒｖｅＺｅｇｈｕＵｉｏｉｔｎ．ｅｇｈｕ００，ｈｎ）ａｆ．ｎｖｆｇＩＺ４
第２５卷
第４期
郑州轻工业学院学报（自然科学版）
ＪＵＮＬＦＨＮＺＯＮＶＲＩＹＯＩＨＤＳＲ（ａｒｃｎｅＯＲＡＥＧＨＵＵＩＥＳＦＧＴＮＵＴＹＮｔａＳｉｃ）ＯＺＴＬＩｕｌｅ
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ｔｈｈｏｏｉａｅａｉｒｏｏｙｒｂｓｄｎｎｅｍｐｓｔｓｗａｕｅｒｅｌｇｃｌｂｈｖｏｆｐｌｍｅ — ａｅａｏｏｏｉｅｓｓｍｍａｉｅＴｅｒｅｌｇｃｌｂｈｖｏｒｚｄ．ｈｈｏｏｉａｅａｉｒｏｌｍｅ— ａｅａｏｏｏｉｅｓｉｆｅｃｄＩｆｅｃａｔｒｉｃｕｅｌｍｅｌｃｌｒｗｅｇｔａｄｍｏｅ－ｆｐｙｒｂｓｄｎｎｃｍｐｓｔｓｗａｎｌｎｅ．ｎｕｎｅｆｃｏｎｌｄｓｐｙｒｍｏｅｕａｉｈｎｌｃｏｕｌｏｕａ — ｉｈｔｄｓｒｂｉｎ，ｌｃｌｈｉｔｕｔｒｒｔｆｓｅｎｈａｎｔｅｓｔｍｐｒｔｒａｄｔｎａｅｔｌｒｗｅｇｉｔｉｕｔｏｍｏｅｕａｃａｎｓｒｃｕｅ，ａｅｏｈａａｄｓｅｒｇｓｒｓ，ｅｅａｕｅ，ｄｉｏｇｎ，ｒｒｉｉｔｅｔｎｔｏｆｎｎｍｅｅａｔｃｅｓｒａｅａｄｃｎｅｔｏａｏｔｒｐｒｉｌ．ｔｐｉｔｕｈｔｅｅｃｔｅ－ｒａｍｅｔｍｅｈｄｏａｏｔｒｐｒｉｌｕｆｃｎｏｔｎｆｎｎｍｅｅａｔｃｅＩｎｓｏｔｔａｖｎｓａｔｒｏｉｇｐｏｌｍｆｎｎｍｅｅａｉｌｎｐｌｍｅｓｎｔｓｌｅＴｅｒｌｔｎｂｔｅａｏｔｒｓｚｎｏｏｉｎｒｂｅｏａｏｔｒｐｒｃｅｉｙｒｉｏｏｖｄ．ｈｅａｉｅｗｅｎｎｎｍｅｅｉｅａｄｓｍｐｓｔｔｏｏｅｐｒｏｍａｃｃｍｐｓｔｎｅａｅｆｒｔｎｍｅｈｎｓｏａｏｔｒｔｅｒｌｔｎｂｔｅｎｅａｅｓｒｃｕｅａｄｅｒｎｅ，ｏｏｉｅｉｔｒｃｏｍａｉｃａｉｍｆｎｎｍｅｅ，ｈｅａｉｅｗｅｎｉｔｒｃｔｕｔｒｎｆｆｏｏｆｅｆｒｎｅａｅｎｔｅｐａｎｄｔｅｒｔｌｐｒｏｍａｃｒｏｘｌｉｅｈｏｅｉａｌＶｉｃｅａｔｃｃａａｉｔｏｅａｉｒｉｏｂｏｖｄｉｈｅｄｃｙ．ｓｏｌｉ－ｈｓａｉｎｂｈｖｏｓｔｅｓｌｅｎｔｅｆｌ．ｓｌｉＫｅｒｙｗｏｄｓ：ｏｙｒｎｎｃｍｐｓｔｓｒｅｌｇｃｌｐｏｅｔｅｖｓｏｌｓｉｃａｉｍｐｌｍｅａｏｏｏｉｅ；ｈｏｏｉａｒｐｒｉｓ；ｉｃｅａｔｍｅｈｎｓｃ

聚碳酸酯／无机纳米复合材料的研究进展

第８卷第３期
２１年６月０１
综述
Ｓｕｍｍａｚｔｏｉｒａｉｎ
Ｖｏ．Ｎｏ３１８．
Ｊｎ２１ｕｅ０１
聚碳酸酯／无机纳米复合材料的研究进展
李立，施利毅，冯欣。，曹绍梅
（．１上海海洋大学食品学院，上海２１０）０３６
（．Ｎｎｃｎｅｎｅｈｏｇｅｅｃｅｔ，ＳａｇａＵｉｅｉ，２ａｏｉｃｄｃｎｌｙｓａｈＣｎｅｈｎｈｉｎｖｒｔＳｅａＴｏＲｒｓｙＳａｇａ２０４，Ｃｉ）ｈｎｈｉ０４４ｈｎａ
ＡｓａｔＳｍｒｅｅｌｔｔｅｅｏｍｅｔｆａｏｃｍｐｓｅｃｎｉｉｇｏｏｃｒｏａｅＣａｄｉｏｇｎｃｍｔｒｌｂｔｃ：ｕｍａｉｄｔａｓｄｖｌｐｎｏｎｎ－ｏｏｉｓｏｓｔｆｌａｎｔ（）ｎｒａｉａｅｉｒｚｈｅｔｓｎｐｙｂＰｎａ
关键词：聚碳酸酯；纳米粉体；碳纳米管；层状纳米材料
ＳｕｉｓｏｈｏｒｓｆＰｏｙａｂｎｔ／ｏｇｎｃＮａｏｏｐｓｔｔｄｅｎｔｅＰｒｇｅｓｏｌｃｒｏａｅｉｒａｉｎｃｍｏｉｅｎ
用最为广泛的一种目：部科教育学技术重点研究项目编号０１）（２８８，２
上海青项目ｓｃ００１市优（一８】）ｓ
７０
第３期
２１年６月０１
纳米科技
Ｎａｏｃｅｃｎｓｉｎｅ＆Ｎａｏｅｈｏｏｙｎｔｃｎｌｇ

聚氨酯／纳米氧化锌复合材料研究进展

究热点。将纳米材料添加到聚氨酯中可以增强其机械性能、热稳定性等，目前一般添加的纳米材料有蒙
脱土、纳米管、米二氧化钛、碳纳纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝和纳米氧化锌（ｎ等ＪＺＯ）。纳米ＺＯｎ与普通ＺＯ相比，有高的化学稳定性、低的介ｎ具较
簇状ＺＯ晶须进行偶联改性后与异佛尔酮二异氰ｎ
酸酯在超声条件下进行接枝反应，再与聚氨酯的其
它单体进行聚合反应制备了具有优异的耐水性、力学性能和抗菌性能的复合材料。贺江平，等将四
针状氧化锌（．ｎ晶须对半分散到聚醚组。整理后丝绸的回复角由２０３提高到０．。２５２，有较好的耐洗性和织物强力。Ｙｎ８．。且ａｇＬＨ，
二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌混合脱气后进行固化，
制备了Ｐ／米ＺＯ复合材料。结果表明，米Ｕ纳ｎ纳ＺＯ分散在Ｐｎｕ基体中，Ｐ对Ｕ有很好的增强和增韧效果。ＭａｘＹ，等用氨丙基三乙氧基硅烷对花
张瑞萍，等先用改性剂对纳米ＺＯ进行超声ｎ波改性，加入水溶性聚氨酯分散剂和渗透剂，然后高
速搅拌配成稳定的纳米分散液，对丝绸进行抗皱并
原位聚合法是指在单体中加入纳米ＺＯ，ｎ混合
第３期
李利花・聚氨酯／纳米氧化锌复合材料研究进展

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(ultrafine powders ,简称U FP ),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]。

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纳米复合材料研究进展
首先，纳米复合材料的制备方法有很多种。

其中最常用的方法是机械
混合法、原位合成法和结构导向法。

机械混合法是将纳米颗粒与基质通过
物理混合的方式制备成复合材料。

原位合成法是通过化学反应在基质中生
成纳米颗粒。

结构导向法是通过控制纳米颗粒的排列方式来制备具有特定
性能的复合材料。

其次，纳米复合材料在力学性能方面有着显著的提高。

纳米颗粒的引
入可以增强复合材料的硬度、强度和韧性。

例如，将纳米颗粒添加到钢材
中可以显著提高其硬度和强度，从而使其具有更好的抗磨损和耐腐蚀性能。

此外，纳米复合材料还可以提高材料的断裂韧性，抗冲击性和疲劳寿命。

再次，纳米复合材料在导电、导热和光学性能方面也有着广泛的应用。

例如，将导电纳米颗粒添加到聚合物基质中可以制备成具有优异导电性能
的复合材料，用于电子器件领域。

同样地，通过控制纳米颗粒的尺寸和分布，可以调控复合材料的热传导性能，用于热管理和散热领域。

此外，纳
米复合材料还可以实现光学性能的控制，如透明性、折射率和发光性能的
调节，用于光电子器件和光学传感器的制备。

最后，纳米复合材料还在环境保护和能源领域有着广泛的应用。

通过
将纳米颗粒引入到吸附材料中，可以显著提高其吸附性能，用于废水处理
和气体吸附等环境保护应用。

此外，基于纳米复合材料的光催化剂也被广
泛研究，用于光解水制氢和光催化降解有机废水等能源领域。

综上所述，纳米复合材料是一种具有广泛应用前景的材料。

在过去几
十年里，大量的研究工作已经在纳米复合材料的制备、性能调控和应用方
面展开。

随着科学技术的进步，纳米复合材料将在各个领域展现出更广阔的应用前景。