(材料）纳米复合材料的探索及应用

《(材料）纳米复合材料的探索及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、纳米复合材料的探索及应用文章标题：纳米复合材料的探索及应用摘要：纳米颗粒在赠料屮的应用潜力很人，因为只要添加很少量纳米填料就可起到添加大量的其它助剂更好的作用。最近的数百篇有关纳米材料的论文农明，在改善塑料的机械性能、阻隔性能、阻燃性能和导电性能方面，纳米材料的研究和应用取得了令人兴奋的进展。关键词：纳米复合材料；纳米粘土；碳纳米管；纳米石墨片；阻隔性；阻燃性［屮图分类号］TQ323.6［文献识别码］AL文章编号］纳米复合材料的发展还处于成长期，据预测，在未來儿十年内，它们将被证明是改变塑料工业面貌的最强有力的事

2、物。只要通过熔融共混或原位聚合在聚合物中添加2%〜5%的纳米颗粒，复合材料的热一机械性能、阻隔性能和阻燃性能将会得到戏剧性的提高。在提高耐热性、尺寸稳定性、导电性方面，它们也能超越普通填料和纤维填料。纳米尺度的增强塑料在汽车和包装业已经市场化，尽管利润不是A高，发展速度也比预期的慢。但是就像热心的研究人员和商业界人土在最近发表的多篇论文所指出的，纳米复合材料的发展步伐将大大加快［1-3］。美国商业通讯有限公司(ECC)的市场调查报告指出，在2003年，世界市场上的聚合物纳米复合材料的总产量为二千四百五十万镑，价值

3、九千余万美元。BCC还指出，纳米复合材料的市场年增长率将会达到18.4%，到2008年产值将会达到两亿多美元。在研究开发和实际应用屮处于领先地位的纳米填料是纳米粘土、纳米滑石、碳纳米管和石墨片。但是其它如合成粘土、多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)、以及像亚麻和艺麻之类的天然纤维也在被积极地开发。1.最常用的纳米填料1=1前最受人们关注并率先投入商业应用的两类纳米填料是纳米粘土和碳纳米管。这两种纳米填料必须进行化学处理来改变其表而性质，以促进填料在树脂中的均匀分散，改善填料和树脂的相容性，这样才有可能达到最佳的改性

4、效果。这两种纳米填料能显著地改善册料的结构、热性能、阻隔性和阻燃性。碳纳米管还能提高塑料的导电性。到目前为止，由于价格低，纳米粘土显示出了最强的商业竞争能力，它的价格为2.25-3.25美元镑，可以被广泛地卅于热塑性聚烯坯、绦纶、聚苯乙烯和尼龙等。研发和应用最多的是蒙脱土(一种层状硅铝酸盐)，它的单个片层直径约1微米，厚度约1纳米。美国国内两家主要的生产商是Nanomer公司和南方粘土产品公司。这两家公司和树脂与改性剂供应商、复合材料生产商、汽车零部件生产商和包装公司联合进行研究开发，相关研究成果都申请了专利，不

5、少研究成果在商业上取得了成功。通用汽车公司已经率先将纳米复合材料用于汽车上。通用汽车公司宣布在2002款GMC旅行午和ChevroletAstro客货两用车车体外的脚踏板上使用了纳米复合材料。在2003和2004款车型上也使用了纳米复合材料部件。稍后，通用汽车公司在它的体积最大的车型，2004款的Chcvrolctlmpala汽车的车体两侧使用了聚【人j烯/粘土纳米复合材料。这种复合物是由密执根州Warren市的通用汽车公司研发中心与basell北美公司、南方粘土产甜公司联合开发的。最新的应用是在2005款的GM

6、HummerH2汽车上。这种车车箱底的屮心大梁、方向盘和车尾的保险杠上用了人约7镑重模槊•成型的彩色纳米复合材料部件。这种材料是basell公司研发的热炯性聚烯纳米粘土复合材料。纳米粘土能提高塑料的力学强度，而碳纳米管则能赋了塑料以导电性和导热性。碳纳米管的商业潜力受到它的高价格的制约，其价格高达10()美元克，它的聚合物母料在市场上可以50美元/镑左右的价格购得。但从上世纪九十年代未以來，美国生产的几乎每一辆汽车中都使川了碳纳米管，典型的应川是将碳纳米管与尼龙混合以改进燃料系统的抗静电性能。含碳纳米管的防静电复

7、合材料也能川于保护计算机的读写头。碳纳米管包括单层和多层结构两种类型。前者的外径通常是1-2纳米，后者的外径通常是8-12纳米。他们的t度在10-100微米Z间，至少冇1000：1的长径比。碳纳米管的拉伸强度是不锈钢的50倍，导热性是铜的5倍。与炭黑、金属粉之类的传统填料和比，碳纳米管在增加幫料的导热性与导电性方血的能力强很多倍。美国国内的碳纳米管供应商主耍有HyperionCatalysis公司和后來的Zyvex公司。这两个供应商提供的碳纳米管聚合物母料通常含15-20的碳纳米管。一种不同但有关联的产品是Pyr

8、ografProduct公司提供的气相生反的碳纳米纤维。据称它的Pyrograflll纳米纤维在改善导热性和导电性方面能打碳纳米管媲美，能大幅度地提高复合材料的机械性能和本文章共2页，当前在第1页［1］⑵下一页本文章共2页,当前在第2页上一页［1］⑵阻燃性（炭化）。更重要的是，碳纳米纤维的价格低得多，大约100-150美元镑。碳纳米纤维可用于尼龙、聚内烯和聚氨酯。2.主要