苯并惡嗪基納米復(fù)合材料的制備與進(jìn)展【最新資料

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1、1.1納米復(fù)合材料概述“納米復(fù)合材料”的說(shuō)法起始于20世紀(jì)80年代晚期，由于納米復(fù)合材料種類繁多和納米相復(fù)合粒子所具有的獨(dú)特性能，一旦出現(xiàn)即為世界各國(guó)科研工作者所關(guān)注，并看好它的廣泛應(yīng)用前景。納米復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的固相至少在一維以納米級(jí)大小復(fù)合而成的復(fù)合材料。這些固相可以是非晶質(zhì)、半晶質(zhì)、晶質(zhì)或兼有之，而且可以是無(wú)機(jī)物、有機(jī)物或二者兼有。納米復(fù)合材料也可以是指分散相尺寸有一維小于100nm的復(fù)合材料，分散相的組成可以是無(wú)機(jī)化合物，也可以是有機(jī)化合物，無(wú)機(jī)化合物通常是指陶瓷、金屬等，有機(jī)化合物通常是指有機(jī)高分子材料。當(dāng)納米材料為分散相，有

2、機(jī)聚合物為連續(xù)相時(shí)，就是聚合物基納米復(fù)合材料。聚合物/納米復(fù)合材料的制備有許多方法，目前使用比較多的是插層法，并取得較好的效果。插層復(fù)合法分為兩大類：（1）插層聚合法（IntercalativePolymerization）即先將聚合物單體分散、插層進(jìn)入層狀硅酸鹽片層中，然后引發(fā)原位聚合，利用聚合時(shí)放出的大量熱量，克服硅酸鹽片層間的庫(kù)侖力，從而使硅酸鹽片層以納米尺度與聚合物基體復(fù)合。（2）聚合物插層（PolymerIntercalation）即將聚合物熔體或溶液與層狀硅酸鹽混合，利用力學(xué)或熱力學(xué)作用使層狀硅酸鹽剝離成納米尺度的片層并均勻分散在聚合

3、物基體中。按照聚合反應(yīng)類型的不同，插層聚合也可分為插層縮聚和插層加聚兩種類型。聚合物插層又可分為聚合物溶液插層和聚合物熔融插層兩種。聚合物溶液插層是聚合物大分子鏈在溶液中借助于溶劑而插層進(jìn)入粘土礦物的結(jié)構(gòu)片層間，然后再揮發(fā)除去溶劑。這種方式需要合適的溶劑來(lái)同時(shí)溶解聚合物和分散粘土礦物。聚合物熔融插層是聚合物在高于其軟化溫度下加熱，在靜態(tài)條件或剪切力作用下直接插層進(jìn)入粘土礦物的片層間，這種方法具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如工藝簡(jiǎn)單、成本較低等，但對(duì)插層劑的選擇和處理工藝有較高的要求[1-6]。1.1.1聚合物/納米復(fù)合材料的性能納米復(fù)合材料在基本性能上具有普通

4、復(fù)合材料所具有的共同特點(diǎn)，但也有差異。(1)可綜合發(fā)揮各組分的協(xié)同效能，這是其中任何一種材料都不具備的多種性能，納米復(fù)合材料的這種協(xié)同效應(yīng)非常顯著。(2)性能的可設(shè)計(jì)性，可針對(duì)納米復(fù)合材料的性能需求進(jìn)行材料設(shè)計(jì)和制造，例如，當(dāng)強(qiáng)化紫外光屏蔽作用時(shí)，可選用TiO2納米材料進(jìn)行復(fù)合;當(dāng)強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)時(shí)，可選用CaCO3納米材料進(jìn)行復(fù)合;當(dāng)強(qiáng)調(diào)耐熱性能時(shí)，可選用聚酞胺基材料與納米材料的復(fù)合。(3)可按需要加工材料的形狀，避免多次加工和重復(fù)加工。如利用填充納米材料方法，經(jīng)紫外光輻射可一次性加工成特定形態(tài)的薄膜材料納米復(fù)合材料的性能可設(shè)計(jì)性是納米復(fù)合材料基本

5、性能的最大特點(diǎn)，性能設(shè)計(jì)要考慮到諸多影響因素，如納米材料的分散粒度與分散均勻度、納米材料的活性、納米材料的含量;納米材料與有機(jī)聚合物的相容性、有機(jī)聚合物的可加工性:納米復(fù)合材料的適用對(duì)象、適用環(huán)境等。1.1.2聚合物/納米復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀聚合物納米復(fù)合材料還處于發(fā)展階段，但根據(jù)預(yù)測(cè)，納米復(fù)合材料將會(huì)迅速發(fā)展，成為近10年來(lái)對(duì)塑料工業(yè)影響最大的技術(shù)。聚合物通過(guò)熔融復(fù)合或者原位聚合技術(shù)利用2%～5%的納米填料進(jìn)行增強(qiáng)改性，即可大幅度改善其熱學(xué)-力學(xué)性能、氣體阻隔性能和阻燃性能，而且可以獲得比常規(guī)填料增強(qiáng)的聚合物材料高得多的耐熱性能、尺寸穩(wěn)定性能和導(dǎo)

6、電性能。影響納米復(fù)合材料發(fā)展的一個(gè)重要因素是納米填料的產(chǎn)量很小，從而造成其成本居高不下。隨著納米填料產(chǎn)量的逐漸增多，其價(jià)格必將大幅降低，從而降低最終復(fù)合材料的生產(chǎn)成本。中國(guó)的納米填料生產(chǎn)發(fā)展極為迅速，這必將擴(kuò)大納米填料的市場(chǎng)規(guī)模，為納米復(fù)合材料的發(fā)展提供基礎(chǔ)?！　∮绊懠{米復(fù)合材料發(fā)展的另一個(gè)因素是納米復(fù)合材料的性能還需提高。例如，純納米復(fù)合材料并不具備足夠高的阻燃性能，不能滿足電器領(lǐng)域和許多對(duì)阻燃性能要求嚴(yán)格的應(yīng)用的要求。進(jìn)一步提高納米復(fù)合材料的綜合性能，是納米復(fù)合材料拓寬應(yīng)用領(lǐng)域的必經(jīng)之路[7-15]?！　”M管納米復(fù)合材料的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域屈指可數(shù)

7、。但是隨著技術(shù)的突飛猛進(jìn)，納米復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域必將有大的改觀。1.2苯并噁嗪/蛭石納米復(fù)合材料1.2.1苯并噁嗪苯并噁嗪化合物或者稱為3，4-二氫-1，3-苯并噁嗪(3，4-dihydro-1，3-benzoxazine，簡(jiǎn)稱為苯并噁嗪)是一類含雜環(huán)結(jié)構(gòu)的中間體，一般由酚類化合物、伯胺類化合物和甲醛經(jīng)縮合反應(yīng)制得。在加熱和(或)催化劑的作用下，苯并噁嗪發(fā)生開環(huán)聚合，生成含氮且類似酚醛樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此，人們將這種新型樹脂亦稱為開環(huán)聚合酚醛樹脂。苯并噁嗪的合成及開環(huán)聚合反應(yīng)路線示意如圖1.1。這種新型苯并噁嗪樹脂的合成工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，成

8、本與酚醛樹脂相當(dāng);其開環(huán)聚合過(guò)程無(wú)小分子物釋放，用玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)制備復(fù)合材料，加工性極佳，幾乎與環(huán)氧樹脂相同，而高溫(180℃)下