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纳米粒子增强聚合物基复合材料力学性能微观影响因素的研究莫玉珍;徐加初;蓝永庭【摘要】本文主要研究了纳米粒子增强聚合物基复合材料力学性能的微观影响因素.首先,基于Mori-Tanaka理论,预测考虑界面相作用影响的纳米粒子增强聚合物基复合材料的有效弹性模量;并采用Materials Studio软件,结合分子动力学原理对考虑界面相作用的聚合物基纳米复合材料的力学性能进行模拟研究.比较理论预测与分子动力学模拟结果,探讨界面层厚度、纳米粒子粒径及体积分数对纳米复合材料力学性能的影响.【期刊名称】《西部皮革》【年(卷),期】2017(039)008【总页数】5页(P44-47,51)【关键词】纳米粒子;复合材料;力学性能;微观影响因素【作者】莫玉珍;徐加初;蓝永庭【作者单位】广西科技大学职业技术教育学院,广西柳州545006;暨南大学力学与建筑工程学院,广东广州510632;广西科技大学职业技术教育学院,广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】TQ325目前，研究纳米粒子增强聚合物基复合材料力学性能的方法很多，其中大多数研究采用的是实验方法，部分通过理论分析获得，而计算机模拟的研究相对较少。
孙斓珲[1]使用原位聚合的方法制备了纳米粒子/共聚甲醛纳米复合材料，研究了各种纳米填料对不同聚合物基两相纳米复合材料和三相织物增强纳米复合材料力学、摩擦学及电学性能的影响。
Yang等[2]基于分子动力学(MD)原理和连续介质微观力学，考虑碳纳米管(CNT)大小效应和界面的粘合效果，研究了CNT /聚合物纳米复合材料的有效弹性刚度。
Jae-Soon Jang等[3]结合数值-实验方法，研究了纳米粒子-基体之间界面相对不同纳米粒径的SiO2/ epoxy纳米复合材料的力学性能的影响。
Zhang[4]、Xu等[5]考虑界面相影响，对纳米粒子增强聚合物基复合材料的有效弹性模量进行预测，分析了纳米粒子的平均粒径和质量分数，以及界面层的参数对纳米粒子增强聚合物基复合材料有效模量张量的影响。
第49卷第11期2021年6月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.11Jun.2021 a-Fe2O3/PF纳米复合材料的制备研究赵丽v,苏碧桃|(1西北师范大学，甘肃兰州730070；2酒泉职业技术学院，甘肃酒泉735000)摘要：以Fe(NO3)3泊比。
以及糠醇(F)作为原料，探究通过聚合一热转化制备Fe2O3/PF的主要流程以及步骤。
并对制备的复合材料进行检验，使用TEM、XRD等技术，从产物尺寸、产物结构特征以及吸光特征等方面，进行了表征。
此外，本文还通过基于室温和自然光环境下的MB溶液脱色降解模型，对相关材料的催化特性进行了深入的分析。
实验结果表明：复合材料所具备的催化性能水平以及相关的结构，与热转化条件之间有着十分密切的联系。
关键词：a-Fe2O3；PF；两步法；纳米复合材料中图分类号：0632.3文献标志码：B文章编号：1001-9677(2021)011-0035-04Preparation of a-Fe2O3/PF Nanocomposites*ZHAO Li'2,SU Bi-tao l(1Northwest Normal University,Gansu Lanzhou730070；2Jiuquan Vocational and Technical College,Gansu Jiuquan735000,China)Abstract:With Fe(N03)3•9H2O and furfuryl alcohol(F)as raw materials,the main process and steps of preparing Fe2O3/PF by polymerization-t hermal transformation were investigated.The prepared composite materials were tested and characterized from the aspects of product size,product structure characteristics and light absorption characteristics using TEM,XRD and other techniques.In addition,the catalytic properties of the relevant materials through the decolorization and degradation model of MB solution based on room temperature and natural lightwere also analyzed.The experimental results showedthat the catalytic performance and the structure of the composite were closely related to the thermal transformation conditions.Key words：a-Fe2O3；PF；nanocomposite；two-step半导体光催化技术应用于环境污染治理的研究引起了人们广泛的探索和深入的研究一幻。
霍小旭等：新疆尉犁蛭石的物相组成· 1523 ·第39卷第9期我国矿物功能材料研究的新进展廖立兵(中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083)摘要：介绍近年来我国环境矿物材料(包括污水治理材料、污染气体治理材料等)、特殊功能矿物材料(包括新型功能陶瓷、电子电学材料等)、生物医用矿物材料和纳米矿物材料(包括矿物纳米粉体和聚合物/矿物纳米复合材料)的研究进展，在对相关成果进行归纳、分析的基础上提出我国矿物功能材料今后的发展方向。
关键词：矿物功能材料；纳米矿物材料；新进展中图分类号：P579；TB34 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)09–1523–08网络出版时间：2011–08–29 14:36:00 DOI：CNKI:11-2310/TQ.20110829.1436.027网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20110829.1436.027.htmlNew Development of Functional Mineral Materials in ChinaLIAO Libing(China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China)Abstract: New developments in environmental mineral materials (including wastewater treatment materials and air pollution treat-ment materials), special functional mineral materials (including new functional ceramics and electronic materials), medical mineral ma-terials and nano-mineral materials (including mineral nano-powder and polymer/mineral nano-composites) in China are briefly re-viewed and discussed. Several important research orientations related to functional mineral materials are suggested.Key words: functional mineral material; nano-mineral material; development狭义矿物材料是指可直接利用其物理、化学性能的天然矿物岩石，或以天然矿物岩石为主要原料加工、制备而成，而且组成、结构、性能和使用效能与天然矿物岩石原料存在直接继承关系的材料；广义矿物材料是指以天然矿物岩石为主要原料制备的材料[1]。
第31卷第1期非金属矿Vol.31 No.1 2008年1月Non-Metallic Mines Jan, 2008坡缕石[Palygorskite，Mg5(Si4O10)2(OH)2(H2O)4]又称凹凸棒石，是一种层链状含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，其显微结构包括三个层次[1,2]：一是坡缕石的基本结构单元棒晶，呈针状，长约1µm，直径0.01µm；二是由棒晶紧密平行聚集的棒晶束；三是由棒晶束间相互聚集形成的各种聚集体（粒径在0.01~0.1mm）。
坡缕石棒晶长径比达10~50，为典型的针状粉体，经提纯解束，其单根棒晶是一种天然的一维纳米纤维[3]，可以其表面效应、体积效应和量子尺寸效应，与聚合物链形成很强的界面结合力，运用于聚合物改性中，达到增强增韧的目的[3~5]。
酚醛树脂（PF）常被用于摩擦材料中，它使得其它各组分牢固地黏结在一起，并赋予材料一定的结构强度。
根据摩擦材料的损伤和失效作用机理可知，树脂的耐热性是影响摩擦性能的主要因素。
现代工业和环保对无石棉摩擦材料的摩擦磨损性能要求更高，因此对纳米坡缕石增强PF复合材料进行了研制。
为减缓聚合速度，延长试验观察时间，在反应中加入少许桐油。
本文研究了坡缕石的表面处理和分散，坡缕石增强PF的原位聚合及其理化特征，以此复合材料作为基体树脂的无石棉编织型制动带的摩擦性能。
1 实验 1.1 纳米坡缕石增强PF合成方法 1.1.1 坡缕石矿预处理：先将坡缕石矿（产自贵州大方县）经简单选矿，在80℃下烘干后手工剥成片状，SF-120粉碎机粉碎并过筛，得到100目粉体；制浆、离心分离，得一维纳米纤维坡缕石，见图1a；将提纯坡缕石试样在QM-4H球磨机中研磨，球磨转速150r/min，球磨72h，获得30~60nm的坡缕石，部分较大颗粒是2~3个纳米坡缕石的聚集体，见图1b。
1.1.2 坡缕石表面化学处理：取一定量纳米坡缕石，置装有浓度为40%乙醇溶液的烧杯中，在SW-101Z 型超声波清洗仪中超声波分散60 min，以达到坡缕石纤维进一步解束；在烧杯中加入KH550硅烷偶联剂，使偶联剂为坡缕石质量的1%，充分搅拌后转移到研钵中研磨30min，在室温下晾干，备用。
过程示意如下：坡缕石团聚体（超声波分散）→棒晶束（超声波分散）→棒晶（加偶联剂）→改性坡缕石。
纳米坡缕石增强PF复合材料研究王满力1 王佳佳1 周元康2 肖 峰1 （1 贵州大学化学工程学院，贵州贵阳550003；2 贵州大学机械与自动化工程学院，贵州贵阳550003）摘 要 以原位法制备了纳米坡缕石增强PF复合材料。
TEM表明，纳米坡缕石粉体在复合材料中分散均匀；IR特征:在约1085cm-1、1045cm-1等处分别为酚醛树脂中的醚键桥、羟甲基的固有红外吸收峰，而1191cm-1、1121cm-1、1094 cm-1、987cm-1等处均属于坡缕石特殊结构中不同类的Si-O 红外吸收峰；TG/DTA曲线表明，它们耐热性较好，明显优于普通酚醛树脂。
用此复合材料作为基体树脂制备的无石棉编织型制动带，摩擦性能良好。
关键词 坡缕石 酚醛树脂 复合材料 耐热性 摩擦性能Study on PF Complex Materials Reinforced by Nano-PalygorskiteWang Manli1Wang Jiajia1Zhou Yuankang2Xiao Feng1(1 College of Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550003; 2 College of Mechanical Engineering and Automation,Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550003)Abstract Nano-palygorskite complex material was prepared by in-situ of polymerization. TEM showed that nano-palygorskite powder in the complex materials dispersed evenly. Its IR characteristic was shown,it is ether linkage in PF resins and intrinsic infrared absorption peak of methylol with wave numbers around 1085 and 1045cm-1 respectively. While wave numbers are at 1191, 1121, 1094 and 987cm-1 respectively, it is infrared absorption peak of different Si-O bond in special construction of palygorskite. TG/DTA curve indicates that it possesses good thermostability,and outstrips obviously common PF resins. Frication properties of non-asbestos woven brake band used with these phenolic resin hybrids were well too.Key words palygorskite phenolics complex material heat-resistance frication property收稿日期：2007-10-18基金项目：国家自然科学基金项目（批准号50563001）1.1.3 坡缕石增强PF的原位合成：按苯酚∶甲醛= 1∶1.2的摩尔比，首先将苯酚和少许桐油放入三口烧瓶中，装上电动搅拌器，加热至100~110℃，搅拌2h；撤除装置，将烧瓶降温至80℃，投入质量比为1.0%~3.0%的经表面处理的纳米坡缕石，超声波分散30min，加入定量的多聚甲醛和催化剂，然后再超声波分散30min；装上电动搅拌器、分水回流冷凝器和温度计，加热，高速搅拌，保持温度回流分水2~4h，其间控制反应温度不高于120℃；改分水回流反应装置为减压反应装置，加热，抽真空，除去低沸点物质，间歇吸出反应液体检测其凝胶度，直至树脂凝胶化达60~150s/160±1℃时出料，产物为棕色半固体。
1.2 坡缕石增强PF的分析方法日本 JEM-2000FX Ⅱ高分辨率透射电镜（TEM），在180kV加速电压下测试，观察研磨前后的坡缕石形态、粒度和在复合酚醛树脂中的分散情况，分别见图1a、图1b和图1c。
德国TENSOR 27付立叶变换红外光谱仪，对坡缕石增强PF试样进行测试，KBr 压片；范围4000~400cm-1；分辨率4cm-1，全扫描，结果见图2。
德国STA 409 PG/ PC 热分析系统，对试样进行测试，结果见图3和图4。
凝胶化时间检测：将聚合板加热至160±1℃，加入磨细样品1g 于圆槽内，迅速铺开，持续搅拌和挑丝至丝断，计算时间，以秒(s)为单位表示树脂聚合速度，一般控制在60~150s/160±1℃。
2 结果与讨论2.1 坡缕石增强PF中坡缕石纳米粒子的分散性 采用原位生成法，使坡缕石纳米粒子更易均匀分散于几个单体分子中，就象单体一样和其它单体发生聚合反应，有效地避免了纳米粒子的团聚，使其分散均匀，坡缕石纳米粒子特性，因而也得以保持完整无损。
另外，为达到纳米粒子的良好分散效果，还通过硅烷偶联剂表面处理坡缕石纳米粒子，降低其表面能。
超声波振动单体溶液，以强力解束、分散纳米粒子。
从图1a可看出，经处理后的未研磨纳米坡缕石呈粉状或纤维状，是直径在30nm以下、长度在1μm左右的针状短纤维堆砌的一维纳米级颗粒；图1b是经QM-4H 行星式球磨机研磨72h后的纳米坡缕石粉体的TEM 图，纳米坡缕石的粒度，除少数团聚外，其它都小于100nm；图1c为纳米坡缕石粒子在树脂中的分散情况，纳米坡缕石粒子均匀分布，能在树脂中填充补强，增强键能，从而改善材料的热稳定性。
2.2 坡缕石增强PF的红外光谱曲线 (IR) 红外光谱图（图2）给出了坡缕石/PF复合材料的结构表征。
与无坡缕石的PF比较，在约2920、1085、1045cm-1等处，分别为酚醛树脂中的亚甲基(-CH2-)、醚键桥(-O-)、羟甲基的碳氧键(-CH2-OH)固有红外吸收峰。
在仔细分析坡缕石结构特点的基础上，可确定：在约3694、3611cm-1处出现的吸收峰，分别属于Mg-OH、Al-OH 伸缩振动；约3540、3394、3294cm-1处吸收峰，为坡缕石特殊结构中H2O的红外吸收峰。
Si-O振动吸收区域在1200~800cm-1之间。
由坡缕石晶体结构示意图可知，存在七种Si-O键，由于同类基团可能成键杂化状态不同，或键长、键角不同，原子周围的化学环境不同，对应的Si-O键能不同，红外吸收位置不同[6]。
研究证实：原子或基团的π键序数愈高，其红外吸收频率愈高，据此判定直线型桥氧连接的Si-O-Si红外振动吸收频率，比非直线型桥氧连接的Si-O-Si来得高。
再结合同类基团的键长越短或键角越大，红外振动吸收频率越高的原理判断：1191、1121、1094、1041、987、942以及912cm-1等，均属于坡缕石特殊结构中不同类的Si-O 红外吸收峰。
以上说明，纳米坡缕石粉体已嵌入酚醛树脂，生成纳米坡缕石增强复合材料。
图2 坡缕石增强PF试样IR曲线2.3 坡缕石增强PF的TG/DTA曲线分别对坡缕石含量不同的坡缕石/酚醛树脂试样进行热分析测试，得到TG/DTA曲线，见图3和图4。
根据试样的TG/DTA曲线特征，图3的TG（热失重）曲线：在0~280℃时，失重率是11.99%；在280~ 700℃时，失重率是32.61%。
总失重率为44.60%。
DTA（差热）曲线：分别在99.2、144.6、188.7℃时，有放热或吸热峰。
图4的TG曲线：在0~280℃时，失重率是13.39%；在280~700℃时，失重率是31.52%，a b c波数/cm-1吸收率/%图1 纳米坡缕石（球磨与未球磨）和纳米坡缕石（1%）增强酚醛的TEM图a-纳米坡缕石；b-球磨72h后纳米坡缕石；c-纳米坡缕石(1%)增强酚醛总失重率为44.91%。
DTA 曲线：分别在89.6、142.8、184.0、225.4℃时，有放热或吸热峰。
