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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。
PP改性知识大全（含配方）（塑料技术咨询）P是一种常用的塑料原料，也是常用的改性原料之一，对其改性方法可分为填充改性、增强增韧改性、共混改性及功能性改性四种，以下为您详细介绍。
填充改性增强增韧改性增强材料：玻璃纤维、石棉纤维、单晶纤维和铍、硼、碳化硅等，另外填料改性中的云母、滑石粉处理好时，也能作为增强材料用。
增韧配方设计注意事项：1、弹性体与树脂的相容性要好塑料的极性大小为：纤维素塑料＞PA＞PF＞EP＞PVC＞EVA＞PS＞PP/HDPE/LDPE/LLDPE；弹性体的极性大小为：丁晴胶＞氯丁胶＞丁苯胶＞顺丁胶＞天然胶＞乙丙胶。
高极性树脂选用高极性弹性体，低极性树脂选用低极性弹性体。
2、相容剂：适当的相容剂，可提高两者的相容性。
常用的相容剂为树脂或增韧剂的马来酸酐或丙烯酸类接枝物。
3、弹性体的协同作用：不同品种的弹性体一起加入会有协同作用，如在PP增韧配方中，EPDM和ABS复合加入增韧效果好。
4、需要考虑的其他因素：透明级——MBS；阻燃级——CPE；耐候级——CPE、ACR、EVA；低成本——CPE及EVA；不同弹性体价格高低顺序为：MBS＞ACR＞ABS＞NBR＞CPE＞EVA。
5、刚性补偿：为了弥补刚性的损失，需在配方中加入碳酸钙、滑石粉及云母粉等刚性填料；还可在弹性体增韧体系中加入AS、PMMA等刚性有机树脂。
6、弹性体的加入量：一般情况下，弹性体的加入量有一个最佳值。
如在PVC中加入MBS时，加入量15%为最大值。
7、协同加入加工助剂：对于弹性体加入量大的增韧配方，除ACR弹性体外，都能增加熔体的黏度。
为此，大都需要加入润滑剂或加工助剂，以改善其加工性能。
8、弹性体的粒度：弹性体的粒度对增韧效果影响很大。
按弹性体增韧理论，对脆性树脂如PS、PP等弹性体的粒度可相对大些；而对于韧性好一些的树脂如PVC、POM、PET等，弹性体的粒度可相对小些。
无机刚性粒子增韧配方设计举例o PP/碳酸钙增韧体系用1250目碳酸钙，经烷基羧酸盐偶联体系高效活化处理后，在PP(2401)中加入20%时，冲击强度可提高10%以上，对此体系，如在用主偶联剂烷基羧酸盐处理的同时，用助偶联剂改性石蜡或EPDM处理，在碳酸钙加入量达到30%时，复合材料的冲击强度会提高20%以上。
PP材料增强增韧改性研究进展PP材料是一种广泛使用的热塑性塑料，具有良好的机械性能、化学稳定性和加工性能。
然而，它也存在一些缺点，如低抗冲击强度、低抗拉伸强度、低耐热性等。
为了克服这些缺点，人们通过增强、增韧和改性来改善PP材料的性能。
增强PP材料的方法主要包括填充增强和纤维增强两种方式。
填充增强是将一些颗粒或纤维填充到PP材料中，以改善其力学性能。
填充材料可以是无机填充剂、有机填充剂或复合填充剂。
其中，无机填充剂如滑石粉、氧化钙、碳酸钙等，可以增加PP材料的硬度、强度和耐热性；有机填充剂如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，可以增加PP材料的强度和刚度。
复合填充剂的组合可以达到更好的性能效果。
纤维增强是将纤维加入PP材料中，其中最常用的是玻璃纤维和碳纤维。
玻璃纤维增强PP材料可以提高其强度、刚度和耐冲击性，而碳纤维增强PP材料可以提高其耐热性和刚度。
同时，纤维增强还可以提高PP材料的耐腐蚀性和耐疲劳性。
增韧PP材料的方法主要包括添加韧性改性剂和增加填充材料粒径两种方式。
添加韧性改性剂可以提高PP材料的韧性和冲击强度，常用的改性剂有SEBS、EPDM、SBS等。
增加填充材料粒径可以增加PP材料的韧性和冲击强度，以及降低PP材料的收缩率。
改性PP材料的方法主要包括添加改性剂和掺杂改性两种方式。
添加改性剂可以改善PP材料的热稳定性、耐候性、抗氧化性等性能。
掺杂改性可以在PP材料中添加其他材料，如PMMA、ABS、PET等，以改善其性能。
近年来，通过多种组合方式的研究，PP材料已经取得了一定的增强、增韧和改性效果。
然而，随着科技的不断进步，对PP材料各项性能的要求也越来越高，研究人员需要不断探索新的增强、增韧和改性方法，以满足市场需求。
金属基复合材料的强韧化研究随着科学技术的不断发展，金属基复合材料作为一种新型材料，受到了越来越多的关注和研究。
金属基复合材料结合了金属材料的强度和刚性以及复合材料的轻质和耐磨性，具有广泛的应用前景。
然而，金属基复合材料在实际应用中还存在一些问题，其中之一就是强韧性不足。
因此，研究金属基复合材料的强韧化成为当前的热点之一。
为了提高金属基复合材料的强韧性，研究人员采用了多种方法。
其中一个常用的方法是引入纳米颗粒增强。
纳米颗粒具有较高的比表面积和界面能，可以有效地提高金属基复合材料的强度和韧性。
此外，纳米颗粒的尺寸控制和分散性也对复合材料的性能起着重要作用。
因此，在制备金属基复合材料时，研究人员需要注意纳米颗粒的选择、尺寸调控和分散性的控制。
另外，界面的性质也对金属基复合材料的强韧性有重要影响。
界面是不同相之间的交界面，其性质直接影响到复合材料的力学性能。
研究人员通过调控界面的形貌和结构来改善金属基复合材料的强韧性。
一种常见的方法是在界面上引入中间层，可以减少应力集中和界面剪切的发生，从而提高复合材料的韧性。
除了纳米颗粒增强和界面改性，金属基复合材料的微观结构设计也是提高其强韧性的重要途径。
通过合理设计金属基复合材料的微观结构，可以实现应力分布的均匀和界面的强化，从而提高复合材料的力学性能。
例如，金属基复合材料中的纤维增强结构可以改善材料的韧性，使其能够在外界载荷下有效地吸收能量。
另外，热处理技术也是提高金属基复合材料强韧性的一种常用方法。
通过合理的热处理工艺，可以改变金属基复合材料的组织结构和相态，从而调控材料的力学性能。
热处理技术包括固溶处理、时效处理、退火等，可以显著提高金属基复合材料的强度、韧性和硬度。
总结起来，金属基复合材料的强韧化研究是一个复杂而又关键的课题。
纳米颗粒增强、界面改性、微观结构设计和热处理技术等方法的综合应用是提高金属基复合材料强韧性的有效途径。
通过对金属基复合材料的强韧化研究，可以推动该新型材料在航空、汽车、电子等领域的应用，为实现可持续发展做出贡献。
刚性纳米填料对塑料增韧的作用陈老师、赵老师、谭老师（浙大国家大学科技园哲博检测中心，杭州310013，zhebocs@）提高塑料韧性一直是高分子材料科学的重要课题和应用研究的热点。
如何能在既增加填充量，明显降低塑料材料生产成本的同时，显著提高其材料的缺口冲击韧性、力学模量和耐热性等，提高塑料材料的使用性能，这即是近年来人们所十分关注的关于“刚性填料粒子增韧塑料材料”的热门课题。
然而增韧技术发展至今，在对弹性体及非弹性体粒子增韧机理上，人们对有些实验现象的解释尚不能令人十分满意。
塑料复合材料或共混材料的增韧机理对现有塑料复合材料及共混材料性能的改善、性能的提高，对新型塑料复合材料或共混材料的制造和应用，特别是对于刚性填料粒子增韧塑料复合材料的制造和应用具有重要指导意义。
非弹性体刚性增韧材料的开发与研究目前很活跃．无论是其机理、种类．还是改性效果，都取得了十分迅速的进步。
非弹性体刚性增韧材料可分为无机刚性增韧材料和有机刚性增韧材料两大类、其中以纳米增韧材料最为重要。
本文由几位高分子材料老师综述了纳米增韧填料的作用和影响因素，并举了丰富的实验例子。
1.纳米粒子增韧填料纳米材料是指粒度小于100nm的一类材料，由于其粒度十分小，因而原有的某些性能，如声、光、电、磁及热等会发生转变在塑料增韧改性中，纳米材料的改性效果好，且效率高，即使加入量不大，但增幅却很大。
一般加人量在l0份以下，冲击强度增幅最高可达5倍以上．而且．其增韧与增强同步进行。
需要注意的是、纳米材料的比表面积十分大。
粒子问因引力而极易凝聚。
为使其很好分散．必须加人分散处理剂分散效果的好坏．直接影响其改性效果的发挥。
纳米材料的增韧机理如下：a．纳米粒子均匀地分散在基体之中。
当基体受到冲击时，粒子与基体之问产生微裂纹（银纹)：同时粒子之问的基体也产生塑性变形，吸收冲击能，从而达到增韧的效果b．随着粒子粒度变细．粒子的比表面积增大．粒子与基体之间接触界面增大，材料在受到冲击时，会产生更多的微裂纹和塑性变形从而吸收更多的冲击能，增韧效果提高。
聚丙烯（PP）改性的主要的几种方法我们都知道，普通塑料往往有自己的特点和缺陷，当需要克服其缺陷时，我们往往是通过改性来予以克的。
聚丙烯（PP）最然具有耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒密度小、是最轻的通用塑料等突出优点。
但其也有耐低温冲击性差，较易老化等缺陷。
而克服聚丙烯（PP）这些些缺陷，我们也是通过改性的方式来改变聚丙烯（PP）塑料的性能，以达到生产应用的要求。
通过改性的聚丙烯（PP）得到的塑料我们称之为聚丙烯（PP）改性塑料。
聚丙烯（PP）改性塑料，顾名思义是基于聚丙烯原料对其性能和其他方面的一些改进，如增强聚丙烯材料的冲击，拉伸强度，弹性等。
聚丙烯塑料原料的具体改性可分为以下几类。
接枝改性接枝改性是美国20世纪90年代初提出的，现已开发出相关产品。
采用固相接枝法对等规pp进行改性得到mpp，然后对mpp进行氯化即可获得mcpp固体粉状树脂。
氯化改性后的树脂附着力强，接伸模量提高，易于与其他树脂共混；而且由于改性使pp的结晶受到破坏，极性增加，从而可溶于某些溶剂，制得不同浓度的mcpp溶液。
mpp的用途主要有四个方面。
一、是提高工程塑料的耐冲击性能。
用mpp作相容剂，制得的pp与其他塑料的共混物冲击强度提高2~3倍，可用作抗冲击壳体材料；二、是exfer塑料公司开发的dexpro合金，即为聚酰胺和pp在相容剂存在下的合金，现已商品化；三、是用作热塑料粉末涂料，用于金属底材表面，起到防腐和抵抗化学药品的作用。
日本nozagl-giz牌号产品就是pp与尼龙的合金材料，具有较高的耐化学药品和耐油性能，尤其是具有极佳的耐氯化钾性能三是提高pp填料的粘合性。
mpp的引入可提高填料与pp的相容性，改善复合材料的性能，提高材料的整体热稳定性和局部抗热能力；四、是mpp也应用于自由基活性废料的固化。
此外，mpp还可用于提高pp纤维的可染色性和塑料制品的可装饰，制造可蒸煮的包装材料等。
mcpp的用途主要有：一、是用于制备塑料制品用底漆和塑料表面装饰涂料的附着力促进剂，特别是轿车保险杠、轮毂盖、电视机机壳等民用与工业用塑料器具的涂装；二、是大量用作塑料表面印刷油墨树脂；三、是用作防腐涂料树脂，用于钢屠、铝材等材料重防腐领域。
金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究淦作腾北京科技大学金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究Study on preparation and properties of diamond particlesreinforced metal matrix composites研究生姓名：淦作腾指导教师姓名：何新波北京科技大学材料科学与工程学院北京100083，中国Master Degree Candidate： Gan ZuotengSupervisor： He XinboSchool of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology Beijing30 Xueyuan Road，Haidian DistrictBeijing 100083，P.R.CHINA分类号：____________密 级：______________ 公开 TB333ＵＤＣ：____________ 单位代码：______________１０００８北京科技大学硕士学位论文论文题目：金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究作者：_________________________ 淦作腾指 导 教 师： 单位： 何新波 教授北京科技大学指导小组成员： 单位：任淑彬 讲师北京科技大学 单位：论文提交日期：2009年 12月 15日学位授予单位：北 京 科 技 大 学致谢值此论文完成之际，谨向我的导师何新波教授和任淑彬老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。
二位老师在论文的选题、试验、结果分析及论文撰写过程中，付出了大量的心血和劳动。
老师们渊博的学识、严谨的治学作风、高瞻远瞩的学术思想、和蔼可亲的态度使学生受益匪浅，终生难忘。
特别感谢沈晓宇师姐在课题研究工作期间给予的热心指导。
同时，本课题组的曲选辉教授、秦明礼教授、尹海清副教授、李平副教授也给予我很大的指导和帮助，在此向他们表示衷心的感谢！感谢同课题组的王建忠、董应虎、梅敏、杨振亮、刘烨、李慧、贾宝瑞、张政敏、郭彩玉等同学对我实验工作的帮助！感谢所有关心和帮助过我的人！感谢百忙之中审阅本文的各位专家、教授！摘要本研究采用放电等离子烧结技术，制备了表面金属化的金刚石/铝、铜复合材料。
