聚合物蒙脱土纳米复合材料的研究进展（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第18卷第3期2003年9月合成技术及应用SYNTHElrIC’rECHNOIDGYANDAPPUCA’ⅡONV01.18No,3Sep.2003聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展韩克清,陈业,余木火(东华大学材料学院,上海200051摘要:综述了聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备、结构类型等,并以尼龙、聚丙烯、聚苯乙烯等聚合物为例,介绍了纳米复合材科的最新研究进展。关键词:纳米复合材料;蒙脱土;插层聚合;熔融插层中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1006—334x(200303—0024一04纳米粒子具有独特的物理化学性质,如量子尺寸效应、表面效应、界面效应、小尺寸效应等特性,如能在有机聚合物基体中均匀分散,将大大改善材料的力学性能、热性能和气体阻隔性等,因此受到了高分子材料界的广泛关注。丽目前研究较多的是蒙脱土/纳米复合材料。蒙脱土具有层状硅酸盐结构,每晶层由二层硅氧四面体和一层铝(镁氧(氢氧八面体片构成,其单元层结构厚度为9.6A。自从1987年日本丰田中央研究所采用插层聚合法制备了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料以后,各大公司相继以各类聚合物如聚丙烯(PP、聚苯乙烯(PS、聚酰胺(PA、PET等为基体研制开发了一系列聚合物/蒙脱土纳米复合材料,并逐渐投放市场,应用于汽车工业等领域。1聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备方法插层复合法是制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的方法。按照复合的过程,该方法可以分为两类[1]:(1插层聚合法。即先将聚合物单体分散、插层进入蒙脱土的层状硅酸盐的片层结构中,然后引发进行原位聚合。利用聚合时放出的大量热量,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。(2聚合物插层法。即聚合物熔体或溶液与蒙脱土混合,使蒙脱土的硅酸盐片层结构剥离并以纳米尺度均匀分散于聚合物基体中。此方法又可分为聚合物溶液插层和聚合物熔融插层。但是由于聚合溶液插层需要大量的溶剂来溶解聚合物及分散蒙脱土,会对环境产生污染,并使工艺过程复杂化,因此近年来聚合物熔融插层引起了研究者的高度重视,并取得了很大进展。2聚合物/蒙脱土复合材料的结构类型根据蒙脱土在聚合物基体中的分散状态,可将其分为以下三类心J,其结构示意图如图l所示。(1常规型复合材料。在这类复合材料中,蒙脱土仍保持原有的聚集状态,聚合物基体并没有插层到蒙脱土的硅酸盐片层之间。在这种情况下,蒙脱土只能起到常规填料的作用。(2插层型纳米复合材料。在此类纳米复合材料中,聚合物插层到蒙脱土的片层之间,使蒙脱土的硅酸盐片层间距增大,但是蒙脱土仍保持原有的层状有序晶体结构,而远程则是无序的。(3剥离型纳米复合材料。这种结构是提高聚合物性能的最理想的蒙脱土分散形式,即蒙脱土的片层结构被聚合物所破坏,并均匀分散在聚合物基体中,实现了以纳米尺度与聚合物基体的混合,而且聚合物与蒙脱土之间有相当大的界面面积。与插层型纳米复合材料相比,蒙脱土的含量在剥离型纳米复合材料中,通常在很低的情况下就可以使材料性能得到很明显的改善。3几种聚合物/蒙脱土纳米复合材料3.1聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料聚丙烯作为一种通用塑料具有广泛的用途,但收稿日期:2003一02~18作者简介:韩克清(1975一,女,山东人,讲师,硕士。目前主要从事聚合物复合材料方面的研究。万方数据第3期韩克清等.聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展25a、常规复台材料b、插层型纳米复台材科c、剥禹型纳米复台材料图1聚合物/蒙脱土纳米复合材料的结构图由于其抗冲击性能较差,限制了它的应用范围。为了提高它的力学性能,众多研究者纷纷采用纳米粉末对PP进行改性。尤其是近年来,由于蒙脱土具有较低成本,而且能在聚合物基体中均匀分散等特点,PP/蒙脱土纳米复合材料的研究吸引了众多学者的兴趣,其中许多研究均采用聚合物熔融插层法。但是由于PP主链不含极性基团和可反应性基团,不能和蒙脱土的硅酸盐片层表面以及蒙脱土的有机插层剂之间发生任何物理化学作用,因此有许多研究者[3。]以马来酸酐改性的PP低聚物作为相容剂,利用熔融插层法制备了PP/蒙脱土纳米复合材料(图l为PP与有机蒙脱土共混的结构示意图,并对蒙脱土的分散情况及复合材料的力学性能、热性能、流变性进行了大量的研究。研究表明马来酸酐改性PP低聚物的加人可大大提高蒙脱土的分散效果,而且随着该低聚物含量的增加,蒙脱土的颗粒会越小,分散越均匀,因此使得蒙脱土对PP的增强效果明显提高。同时,研究中还发现影响蒙脱土片层剥离及其均匀分散的重要因素主要有两个:PP低聚物在蒙脱土片层间的插层能力及PP低聚物与基体PP的相