聚合物基纳米复合材料

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1、高性能高分子材料袁新华yuanxh@ujs.edu.cn第四章聚合物基纳米复合材料概述聚合物/无机纳米微粒复合材料聚合物/蒙脱土纳米复合材料聚合物/无机物纳米复合材料进展主要内容聚合物纳米复合材料：各种纳米单元与有机聚合物以各种方式复合制成的复合材料，只要其中某一组成相至少有一维的尺寸处在纳米尺度的范围内。纳米粒子作结构单元：0-0复合型、0-2复合型、0-3复合型纳米丝作结构单元：1-2复合型和1-3复合型纳米膜为结构单元：2-3复合型多层纳米复合材料、介孔纳米复合材料等分类一、概述纳米粉末与高分子粉末、高分子膜、高分

2、子形体材料复合高分子纳米纤维增强薄膜和形体复合材料Polymernanocomposites聚合物基纳米复合材料：聚合物为基体的纳米复合材料，不包括聚合物为分散相的情况。聚合物/聚合物：分子复合、原位复合聚合物/非聚合物纳米粒子：橡胶/炭黑增强体系聚合物/无机纳米粒子分类常归为聚合物共混也可将嵌段共聚物和接枝共聚物归入微乳液制备的聚合物乳液与与一般聚合物乳液复合聚合物/颗粒状纳米无机粒子聚合物/层片状纳米无机粒子二、聚合物/无机纳米微粒复合材料聚合物/无机纳米微粒复合材料：无机纳米粒子分散于聚合物基体中的复合体系改善塑料

3、力学性能和物理性能：用于塑料的增强、增韧和提高耐热性利用无机纳米粒子的某些功能制备功能材料无机纳米粒子改性塑料的最大优点：可同时提高冲击强度和拉伸强度、模量和热变形温度橡胶增韧塑料时模量和拉伸强度会下降无机纳米粒子作为塑料的非弹性体增韧剂受到越来越多的重视无机纳米粒子：CaCO3、MgCO3、SiO2、TiO2等几乎所有的热塑性树脂（通用塑料和工程塑料）都可用无机纳米粒子改性，提高力学性能、加工性能和尺寸稳定性塑料增强和增韧纳米SiO2改性PMMA，拉伸强度提高10倍PVC/CPE中加入5%-12%CaCO3纳米微粒，缺

4、口冲击强度提高1倍无机纳米粒子具有较大的比表面积和表面能，且有刚性粒径10nm的TiO2粉与PP熔融共混复合，冲击强度提高40%，弯曲模量提高20%，热变形温度提高70%5wt%的纳米粒子SiC/Si3N4与LDPE熔融共混复合，冲击强度和拉伸强度提高一倍。塑料增强和增韧聚合物基体加入纳米粉体，耐冲击强度、拉伸强度、热变形温度都有较大幅度提高例如纳米粉体具有特殊的物理化学特性，但难于加工成型成制品，聚合物为基体，纳米粉分散其中，可最大程度地发挥纳米粉的功能特性光学特性及应用功能材料1、聚合物/无机纳米微粒复合材料的光吸收

5、荧光效应稀土荧光材料与复合物复合，可制成透明性很高的薄膜，具有很高转光性质，可将有害紫外线转移成可见光，作农膜可大幅提高蔬菜产量TiO2、Fe2O3、Al2O3、SiO2、ZnO等纳米无机粒子能吸收紫外光，复合后可制成紫外光吸收膜半导体器件中的紫外线过滤器、防晒化妆品、具紫外吸收能力的油漆纳米微粒尺寸远小于红外波长，对红外光透过率高，反射小，用作红外光吸收材料纳米微粒比表面积大，对电磁波吸收强，吸收电磁波隐身材料方面具有重要应用前景功能材料人体释放6-14nm红外波，易被灵敏检测器发现，TiO2、Fe2O3、Al2O3、

6、SiO2、ZnO等纳米粉加入纤维中可制成具有隐身功能军服，且有保暖作用。雷达发射电磁波可检测飞机。91年海湾战争中，美F117A型机身包覆了红外与微波的隐身材料，不被伊拉克雷达发现。F117A“蝙蝠侠”隐形轰炸机F22“猛禽”隐形轰炸机2、聚合物/无机纳米微粒复合材料的非线性光学效应功能材料纳米半导体颗粒具有较强的非线性光学性质，但其稳定性较差，加工性差，纳米半导体-聚合物复合膜是理想的非线性光学材料。阳离子交换树脂Nafion与表面修饰的半导体纳米粒子CdS进行复合，得到三阶非线性光学性质明显的膜型纳米复合材料。聚合物

7、基体材料的结构与性质可以控制半导体粒子的尺寸和分布，而共聚物和共混聚合物的微相分离有利于半导体团簇的分散与稳定。决定了非线性光学增强效应材料受到入射光（如激光）照射后，吸收的能量仍以光的形式放出的过程蓝移3、聚合物/无机纳米微粒复合材料的光致发光效应功能材料红移——荧光多数情况纳米光致发光材料液体相TiO2晶体77K才显示光致发光，最大光强度在500nmSelf-recognization制备的纳米复合膜层厚3nm时，即能观察到光致发光现象，最大光强度在475nm，发生蓝移为提高高分子结构材料的性能常需加入增强添加剂，如

8、炭黑、黏土、硅胶等功能材料4、聚合物/无机纳米微粒复合材料的透光性质及应用影响制品透明性和色彩添加纳米尺寸的增强添加剂颗粒的纳米尺寸低于可见光波长，对可见光有绕射行为高分子纳米复合材料提高产品力学性能，同时能保持良好透明性纳米粒子粒径小，比表面积大，表面活性中心数量多纳米级高分子复合材料发挥纳米粒子的高催化活性和选择