纳米复合材料研究进展

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1、纳米复合材料研究进展摘要：木文简单阐述了当前纳米复合材料制备技术的研究进展，并进行简单的方法对比对比。关键词：纳米复合材料；制备近年来复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分，近年來发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。纳米复合材料是由两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大(l-100nm)复合而成的复合材料。这种新型复合材料可以将无机材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与高分子材料的韧性、可加工性

2、及介电性质完美地结合起来，开辟了复合材料的新时代，这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或兼而有Z;也可以是有机物、无机物或二者兼有⑴。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料合和纳米磚铜复合材料。1聚合物基纳米复合材料的制备方法⑵1.1共混法共混法包括机械共混、溶融共混、溶液共混等。机械共混是将纳米粒子与聚合物粉末放在球磨机中充分研磨，混合好后，再制成各种用途的聚合物基纳米复合材料。熔融共混和聚合物共混改性相似，利用捏合机、炼塑机或双螺杆挤出机将聚合物与纳米粒子在聚合物的熔点以上焙融混合均匀。溶液混合是把基体

3、树脂溶解丁适当的溶剂中，然后加入纳米粒子，充分搅拌溶液使粒了分散均匀，然后除去溶剂或使Z聚合而得到聚合物基的纳米复合材料。共混法的优点是简单易行，但最大的不足在于纳米粒子易团聚，粒子在体系屮的均匀分散较困难。因此该法的关键是在共混前耍对纳米粒子的表面进行处理。1.2原位生成法原位生成法的基木原理是将基体与金属离了预先混合组成前驱体，金属离了在聚合物网络屮均匀稳定地分散，然后暴露在对应组分气体或溶液(如H?S、H2Se)屮，就地反应生成粒子。1.3播层复合(IntercalationCompounding)技术插层复合技术是将单

4、体或聚合物插进层状硅酸盐（如蒙脱上）片层Z间.进而破坏硅酸盐的片层结构，剥离成厚为lnm,长、宽各为lOOnm的基本单元，并使其均匀分散在聚合物基体中，实现高分子与层状硅酸盐片层在纳米尺度上的复合。按照复合的过程，插层复合法可分为两大类：（1）插层聚合（Intercalatedpolymerization）法，即先将聚合物单休分散，插进层状硅酸盐片层屮，然后原位聚合，利用聚合时放出的大量热量，克服硅酸盐片层间的库仑力，使其剥离，从而使纳米尺度的硅酸盐片层与聚合物基体化学键的方式相结合。（2）聚合物插层（PolymerTnter

5、calation）法，即将聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合，利用力化学及热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层并均匀地分散于聚合物基体屮插层复合技术和硅酸盐的片层结构、聚合方法单休种类等因索有关。1.4辐射合成法辐射合成法很适合于制备聚合物基纳米金属复合材料。它是将聚台物单体与金属盐在分子级别混合。也即先形成金属盐的单体溶液，再利用钻源或加速器进行辐照，电离辐射产生的初级产物（主要是・H、•OH及水化电了等）同时引发聚合及金属离子的还原。聚合物的形成过程一般要较金属离子的还原、聚集过程快,先生成聚合物长链使体系的黏度增加，

6、限制了纳米小颗粒的进一步聚集，因而可得到分散粒径小、分散均匀的复合材料。1.5溶胶-凝胺法利用溶胶-凝胶法制备聚合物基纳米复合材料一般分为两步，首先将金属或硅的烷氧基化合物有控制地水解使其生成溶胶，水解后的化合物再与聚合物共缩聚，形成凝胶；然后对凝胶进行高温处理，除去溶剂等小分子即可得到聚合物纳米复合材料。2.1聚合物碳纳米管复合材料的制备方法⑶2.1直接分散法该方法是制备碳纳米管、聚合物复合材料的最直接的方法，由于碳纳米管与其它纳米粒子一样，比表面积大、长径比大、易团聚。所以CNTs与聚合物均匀混合之前，耍进行必要的表面预处

7、理和选择合适的物理机械方法。胡平等将偶联剂处理过的碳纳米管与超高分了质量聚乙烯（UHMWPE）混合放入三头研磨机中研磨2h以上，再把研磨混合物放人模具，采用热压烧结方法在200°C、15MPa压力下lOniin压制成型。通过SEM观察CNTs在基体中分散良好。Z.jin等利用小型熔体混炼器在200°C下混合20min研制PMMA,CNTso试样压制成型后用TEM观察发现。CNTs在PMMA基体中分散良好无明显团聚。1.2原位聚合法原位聚合法（In-situpolymerization）,即就地分散聚合。该方法应用原位填充使碳纳

8、米管在单体中先均匀分散，然后在一定条件下聚合而成复合材料。B.Tang研究了以WC16-PH4Sn为催化剂聚合聚苯乙怏（PPA）的反应中加入CNTs,在SEM中发现CNTs乳均匀地复合在PPA基材中。余颖等在苯乙烯单体聚合的过程中，将碳纳米管加人反应器。由引发剂A1BN引发聚