《插层纳米复合材料》PPT课件

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1、第五章插层纳米复合材料ξ1概述1.插层纳米复合材料の定义2.插层纳米复合材料の发明4.插层纳米复合材料的特点3.制备插层纳米复合材料的粘土所需具备的条件粘土与聚合物以某种方式形成的粘土以纳米级分散的复合材料。※插层纳米复合材料の定义这类复合材料最早是由日本学者在1987年开创的，当时制造了尼龙6插层粘土纳米复合材料。后来又开发了聚酰亚胺插层粘土纳米复合材料。商品化的插层纳米复合材料，作为工程塑料应用于汽车零部件上。※插层纳米复合材料の发明※制备插层纳米复合材料的粘土所需具备的条件1粘土是层状的矿物2粘土的纯度>95％3可以进行离子交换4粘

2、土稳定性好这种片层晶体具有的畸变、缺陷和断键等形成更多的断面，导致较高的物理、化学活性，具有显著的吸附性能。粘土颗粒能够分散成细小晶层，高径比达1000的完全分散的晶层。①粘土是层状的矿物有效的层状硅酸盐片晶含量要高，在诸多的粘土矿物中，蒙脱土(montmorilloniteMMT)是比较优秀的用于制备纳米复合材料的层状矿物，其蒙脱土有效含量可达95%以上。②粘土的纯度粘土的二维有序的层状结构，层间通常吸附阳离子来维持电荷平衡。阳离子既可以是无机金属阳离子，也可以是有机阳离子。对于钠-蒙脱土而言，有机阳离子通过离子交换进入蒙脱土的层间，形

3、成有机蒙脱土，聚合物或有机单体等插层客体因而容易插层到有机蒙脱土的片层间。粘土与聚合物之间存在强亲和性，插层客体不易脱落。③可以进行离子交换作为插层用的粘土是一种不具有氧化还原性质的惰性主体，插入到层间的可聚合的单体、复合材料的加工过程等，就可以不必考虑粘土的可变性。④粘土稳定性好以蒙脱土为代表的粘土对有机聚合物的作用不仅表现在结构上的优越性，而且对复合材料的综合性能有着更重要的影响，特别是对复合材料的力学性能方面。插层纳米复合材料成为各种方法制备的纳米复合材料中最具有商品化价值的材料品种之一。※插层纳米复合材料的特点1粘土的含量一般<5

4、%，复合材料的力学性能已有很大提高。传统的增强材料白炭黑、炭黑、轻质碳酸钙的填充量却要达到20%～60%。2纳米粘土片层具有高度一致的结构和各向异性，提高了复合材料对溶剂分子和气体分子的阻隔性、抗静电性和阻燃性。3复合材料能够保持低应力条件下较好的尺寸稳定性4具有较高的热形变温度5热塑性插层纳米复合材料具有再生性，并且再生的复合材料能够获得进一步增强的力学性能。6复合材料因分散有纳米级片层材料，因而具有光滑的表面结构ξ2粘土粘土的主要成分：粘土矿物，是一类颗粒极细、粒度一般在2μm以下的具有层状结晶的硅酸盐。膨润土就是以蒙脱土为主要组分的

5、粘土，它的物理化学性质和工艺技术性能以及使用价值主要取决于所含蒙脱土的属性和相对含量等。粘土的种类粘土高岭土蒙脱土伊利土凸凹棒石海泡石粘土大多数属于2:1型的层状或片状硅酸盐矿物，主要结构是二维排列的硅氧四面体和二维排列的铝氧八面体。比如蒙脱土的结构：Fig.3TEMphotographofmoldedPET/clay成分：高岭土主要由小于2微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物组成，理想的化学式为Al2O3-2SiO2-2H2O，除高岭石簇矿物外，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。※粘土の高岭土高岭土在我国情况：

6、中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家。远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶，就是以高岭土制成。江西景德镇生产的瓷器名扬中外，历来有"白如玉、明如镜、薄如纸、声如罄"的美誉。高岭土结构：高岭土的结构是由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体通过共同的氧互相连接形成的一个晶层单元，所以成为1:1型层状硅酸盐。高岭土层间距很小，很难插层高分子聚合物，必须先插层极性聚酰胺类物质，使层间距扩大，再进行高分子聚合物取代插层，形成复合材料。高岭土研究现状：高岭土有机插层复合材料的研究还刚刚起步，随着研究工作的深入，高岭土纳米复合材料的种类、复合技术、性质及

7、其应用将会更加丰富。它最早发现于美国的怀俄明州的古地层中，为黄绿色的粘土；因加水后膨胀成糊状，后来人们就把这种性质的粘土，统称为膨润土。※粘土の膨润土（蒙脱土）膨润土成分：膨润土的主要成份是蒙脱土，是一种由纳米级厚度的硅酸盐片层构成的粘土。由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体组成的层状粘土矿物。根据蒙脱石所含的可交换阳离子种类、含量及结晶化学性质的不同，分为钠基、钙基、镁基、铝（氢）基等膨润土。膨润土除了含量在85%～90%的蒙脱土外，另含少量长石、石英、贝得石、方解石等。可呈白色、含杂质时呈淡绿、灰白、粉红、紫色等色。可以成致密块状，也

8、可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至数十倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。膨润土应用膨润土有很强的阳离子交换性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化及废水处理。由