聚合物纳米复合材料的制备及其力学性能研究

第３ｌ卷第１期　２０１３年３月　胶体与聚合物　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｌｌｏｉｄ＆Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｖ０１＿３１　ＮＯ．１　Ｍ８／＇．２０１３　

ｄｏｉ：１０．３９６９８．ｉｓｓｎ．１００９　１８１５．２０１３．０１．００３　

乳液法合成纳米ＳｉＯ２／聚丙烯酸酯复合材料　

及其性能研究　

林文海黄驰　

（武汉大学化学与分子科学学院武汉４３００７２）　

摘要：以甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）、丙烯酸丁酯（ＢＡ）和由四甲氧基硅烷（１ＭＯｓ）制备的硅溶胶为原料，通　

过乳液聚合制备了纳米ＳｉＯ￣／聚丙烯酸酯乳液，然后通过溶剂挥发法制得复合材料膜。通过红外光谱（ＦＴＩＲ）、　

透射电子显微镜（ＴＥＭ）、力学性能测试和热分析（ＴＧ）等手段，对乳液形貌、复合膜材料的组成、力学性能、疏　

水性能和热性能等方面进行研究。结果表明：纳米ＳｉＯ：同时起到的增塑和增强作用，对复合物成型后的机械　性能和吸水性能有复杂的影响；随着纳米ＳｉＯ：的加入，复合材料的热稳定性增加。　

关键词：纳米ＳｉＯ　；乳液聚合；聚丙烯酸酯；复合材料　

中图分类号：ＴＱ６３０．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９．１８１５（２０１３）０１．０００９—０４　

聚丙烯酸酯乳液材料具有很多优异的性能，　

如价格低廉、可塑性强，几乎没有挥发性气体　

（ＶＯＣ）以及优异的耐候性等，但其疏水性能不　

好、抗水性能较弱、力学性能一般、耐热性能不佳　

等缺点限制了其更广泛的应用。因此，提高聚丙　

烯酸酯材料的疏水性能、力学性能和热性能成为　

该领域的研究热点。将聚丙烯酸酯乳液与纳米无　

机粒子复合，利用纳米无机粒子的特殊性质可改　

善聚丙烯酸酯乳液成膜后的机械性能和热性能，　

其中，将纳米ＳｉＯ：加入到聚丙烯酸酯乳液是一种　

有效的改性方法［】－４］。然而，纳米ＳｉＯ：与丙烯酸酯　

乳液直接混合时分散难度较大，容易絮凝甚至沉　

淀，常用的改进方法是利用硅烷偶联剂来预处理　

纳米ＳｉＯ　，但成本较高，且纳米ＳｉＯ　团聚的问题　

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、

聚合物　膨胀石墨纳米复合材料制备及其应用研究进展　黄琨等　

聚合物／膨胀石墨纳米复合材料制备及其应用研究进展　

黄琨，黄渝鸿，郭　静，衣志勇　

（中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳６２１９００）　

摘要　总结了聚合物／膨胀石墨纳米复合材料的制备方法，分析了插层复合、力化学反应复合、分散复合、层离　吸附复合等方法各自的特点，介绍了膨胀石墨的独特结构与性能．从气体阻隔性、导电性、减摩性、阻燃性等角度出发，　分析了聚合物，　嘭胀石墨纳米复合材料的应用前景并展望了其发展趋势。　

关键词　膨胀石墨插层复合剥离　

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ／Ｅｘｐａｎｄｅｄ　

Ｇｒａｐｈｉｔｅ　Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　

ＨＵＡＮＧ　Ｋｕｎ，ＨＵＡ　Ｇ　Ｙｕｈｏｎｇ，ＧＵ（）Ｊｉｎｇ，ＹＩ　Ｚｈｉｙｏｎｇ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｙｓｔｅｍｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣＡＥＰ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１９００）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒ／ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｇｒａｐｈｉｔｅ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｒ　

ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｇｒａｐｈｉｔｅ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｍｅａｎ　ｓｗｈｉｌｅ．ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｇａｓ　ｂａｒｒｉｅｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ．ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｔｉｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ｛ｌａｍｃ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ｐｒｏｐｅｒ　ｌｙ．ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒ＇ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｇｒａｐｈｉｔｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｉｓ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．　

…一…　一一…　…一一　ｊＩ望抖霉鱼塑料　发　旦专栏Ｉ　

◆　专栏塑料复合材料的开发利用　

聚合物／黏土纳米复合材料的　

制备及其应用进展　

李涛陈大为史铁钧　合肥工业大学高分子科学与工程系安徽合肥　２３０００９　

摘要：基于国内外对聚合物／黏土纳米复合材料的制备所做的报道，本文介绍了热塑性树脂、热固性树脂　黏土纳米复合材料的制备方法。并对聚合物／黏土纳米复合材料在国内外的应用作了综述。　关键词：聚合物　黏土纳米复合材料应用进展　

自从１９８７年日本丰田材料研究中心首次成功制　

备了尼龙／黏土纳米复合材料，聚合物／黏土纳米复　

合材料以其优异的性能引起了人们广泛的关注［１＿　。一　系列聚合物／黏土纳米复合材料已经被成功的制备出　

来，并且有的已经制成合适的产品而应用在日常生活　中。本文主要基于近年来国内外关于聚合物／黏土纳　

米复合材料的报道，对聚合物／黏土纳米复合材料的　发展应用现状加以阐述。　

１黏土的结构和性质　在聚烯烃黏土纳米复合材料的制备中最常用的　

黏土是具有层状结构的蒙脱土，它是一类２：１型的层　

状硅酸盐物质，即每个单位晶胞由两个硅氧四面体中　间夹杂着一层铝氧八面体构成，二者之间靠共用氧原　

子连接，如图１所示。这种四面体和八面体的紧密堆　积结构使其具有高度有序的晶格排列，每层的厚度约　

为１ｎｍ，具有很高的刚度，层问不滑移。蒙脱土的铝氧　

八面体上部分三价铝被二价镁同晶置换，层内表面具　

有负电荷。过剩的负电荷通过层间吸附的阳离子来补　偿，通常有Ｃａ２　，Ｍｇ２＋，Ｋ　，Ｎａ　等，它们很容易同有机或　无机阳离子进行交换得到离子交换型黏土。　

作者简介：李涛，男，１９８１年生，硕士研究生，研究方向：有机无机　杂化复合材料的制备及性能研究。　一　０　Ａ＿Ｆ●Ｍｇ１．Ｈ　●ｏ　０１．１，Ｎａ，Ｒｂ，Ｃａ　

图１蒙脱土的结构　２聚合物，黏土纳米复合材料的制鲁现状　

２．１热塑性聚合物／黏土纳米复合材料的制备方法嗍　

２．１．１熔融插层法　熔融插层法是制备聚合物黏土纳米复合材料的