纳米sio2聚合物复合材料 (1)

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1、纳米SiO2/聚合物复合材料姓名：王巧娣班级:高材112学号：201154575203摘要：本文综述了聚合物/SiO2纳米复合材料的制备方法,纳米SiO2改性后聚氯乙烯（PVC）、环氧树脂（EP）、聚丙烯（PP）、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA）的力学性能、冲击强度等性能的变化。关键词：纳米SiO2、聚氯乙烯、环氧树脂、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯序言：纳米聚合物复合材料是指由各种纳米单元与高分子材料以各种方式在分子水平上复合形成的一种新型复合材料。一般来说，纳米聚合物复合材料中，聚合物为体系提供柔

2、韧性，大幅度改善了加工性；纳米粒子为系统提供某些加工性(如凝胶稳定性或机械强度)以及其独特功能，如光、电、磁、催化性质、表面化学反应性及阻燃性等。这些，几乎都是普通聚合物基复合材料无法相比的。纳米—聚合物复合材料的出现亦拓展了复合材料的功能和应用，定将广泛渗透于电子、信息、石油、化工、生物、医药、环保等诸多领域[1]。纳米SiO2是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和

3、触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。1.聚合物/SiO2纳米复合材料的制备方法目前，制备聚合物/SiO2纳米复合材料的方法主要有3种：溶胶-凝胶法、原位聚合法和共混法。3种制备复合材料方法的关系如图1所示。图13种制备聚合物/SiO2纳米复合材料方法的关系图溶胶-凝胶法是以

4、无机盐或金属醇盐的反应前体(如TEOS)，经水解和缩合反应逐渐凝胶化，再经过相应的后处理在基质(如环氧树脂、聚氨醋、聚苯乙烯、聚丁二烯等)中原位生成纳米SiO2的方法，溶胶-凝胶法制备复合材料的主要优点在于其反应条件要求不高，在常温常压下即可反应。原位聚合法是将表面处理过(烷基化或表面改性剂处理)的纳米Si02粒子在聚合反应体系中均匀分散，引发单体在其表面以及周围发生聚合反应，将聚合物基体直接接枝到纳米Si02表面。该方法的特点是既能保证纳米Si02均匀分散在聚合物基体中，又能获得很好的界面黏结，同时又避免

5、了多次热加工过程中带来的降解问题，保证复合材料各种性能的稳定性。该方法通常使用超声分散方法将纳米粒子分散到聚合体系，以保证聚合反应之前纳米粒子的单分散性。共混法是制备聚合物/Si02纳米复合材料最简单最直接的方法，它是将改性或者未改性的纳米Si02与聚合物直接进行分散混合，该方法按照分散时聚合物的状态又分为熔体混合和溶液混合。共混法最主要的困难在于混合过程中纳米Si02在聚合物基体中的分散问题，熔融混合法通常使用双螺杆挤出机或者Haake密炼机等能够提供强剪切力的混合机械进行混合，而溶液混合通常使用超声分散

6、技术将纳米粒子分散到聚合物溶液中。熔融混合法是首先将纳米Si02与聚合物机械混合，再将混合物加热到熔融温度以上，使用螺杆挤出机或其他混合设备挤出制得纳米复合材料，由于其具有高效率、可操作性强、环保等特点，已成为当前最主要的混合方法；溶液混合法是在聚合物溶液中加入纳米粒子，充分搅拌溶液或超声分散溶液使纳米粒子均匀分散在溶液内形成悬浮液，然后通过干燥或其他方法提取溶剂即可得到聚合物/Si02纳米复合材料。该方法由于效率低、成本高以及循环利用困难等缺点，仅在实验室使用。1.纳米SiO2改性PVC田满红等[2]采用

7、超声波、振磨等方法对纳米SiO2粒子进行表面处理，通过熔融共混的方法制备了PVC/SiO2纳米复合材料；研究了纳米粒子对PVC的增强、增韧效果；并找出了最佳的工艺条件。研究结果表明:通过超声波、振磨等方法对纳米粒子进行表面处理，可以促进纳米粒子在基体中的均匀分散，大幅度提高复合材料的强度和韧性(图2)；纳米SiO2的添加量为3%时，复合材料的综合力学性能最好，其拉伸强度、冲击强度和杨氏模量均有较大的提高。陈兴明[3]等研究了纳米SiO2对PVC/CPE复合材料力学性能的影响，结果表明；纳米级SiO2对PVC

8、/CPE复合体系有增韧、增强作用，且SiO2用量为6%～12%时体系综合性能最佳。王锐兰等[4]采用纳米SiO2粒子作为种子进行聚丙烯酸酯的原位乳液聚合，并用此种聚丙烯酸酯复合物和PVC树脂共混，结果表明；此种复合物比纯聚丙烯酸酯与PVC树脂共混的材料有更好的增强增韧效果，且当纳米SiO2含量为10%时，材料的力学性能最好。采用纳米级填充PVC，可以在材料的补强、增韧、阻隔等改性中获得良好的效果，也可用于调节聚合