納米復合材料制備方法的研究進展.pdf

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1、萬方數(shù)據(jù)2008年第5期玻璃鋼／復合材料41納米復合材料制備方法的研究進展陳少杰。張教強，郭銀明(西北工業(yè)大學，陜西西安710072)摘要l納米復合材料以其優(yōu)異性能，廣泛應用于各個領域，成為材料科學研究的熱點。本文就近年來納米復合材料的制備方法進行歸納與總結。就其優(yōu)缺點和應用進行評述。關鍵詞：納米復合材料；制備方法；優(yōu)缺點；應用中圖分類號：TQ317；TM215．3文獻標識碼iA文章編號：10034)999(2008)05—0041—06●-．．t／--．__■o1日lJ舌納米材料科學的發(fā)展為復合材料的研究開辟了新的領域。納米復合材料通常定義為

2、，在多元復合組成中，至少有一種固相處于納米尺度范圍內，其中采用的納米單元成分可以是有機相，也可以是無機相。這種復合材料不同于傳統(tǒng)的無機相／無機相、無機相／有機相等填料體系，并非兩物質相的簡單加合，而是由兩物質相在納米至亞微米范圍內結合形成，兩相界面之間存在著較強或較弱的化學鍵(范德華力、氫鍵)，由于納米粒子較大的比表面積，因此兩相界面間存在強相互作用，同時納米粒子具有的尺寸效應、局域場效應、量子效應能表現(xiàn)出常規(guī)材料所不具備的優(yōu)異性能uJ，這為制備高性能、多功能的新一代復合材料提供了可能。因而納米復合材料的研究成為目前材料科學研究熱點拉’3J。作

3、為納米復合材料研究、應用的基礎，制備方法顯得尤為重要。本文概述了近年來納米復合材料的制備方法其優(yōu)缺點及應用。2主要制備方法2．1共混法該法是制備聚合物納米復合材料最直接的方法。將無機納米微?；虺⒎壑苯臃稚⒂谟袡C基體中制備得到納米復合材料。表1反映了共混法的優(yōu)缺點情況。一般認為粒子間相互作用的總位能為排斥位能與引力位能之和。共混法的關鍵是采用物理或化學方法對納米粒子表面進行改性，適當降低納米粒子的引力位能或增大粒子的排斥位能，這樣有助于減弱它的團聚能力，有利于它在聚合物中的分散。因此，常采用表面活性劑、偶聯(lián)劑、表面覆蓋、機械化學處理和接枝等方法

4、對納米粒子進行處理，以提高納米粒子在基質材料中的分散性、相容性和穩(wěn)定性。此外，常采用高速、長時間的機械攪拌、超聲波等方式來提高納米粒子在基質材料中的分散效果。表1共混法的優(yōu)缺點其混法的優(yōu)缺點納米粒子的種類、形態(tài)、尺寸可選擇控制，方法簡便、經濟、易于實現(xiàn)工業(yè)化。優(yōu)(1)由于納米粒子存在很大的界面自由能，極易發(fā)生點團聚，因此要將無機納米粒子直接分散于有機基體中制備聚合物納米復合材料，必須通過必要的化學預分散或物理機械分散方法，以打開納米粒子團聚體，再將其均勻分散缺到聚合物基體中，并使之與基體材料有良好的親和性。點(2)由于納米微粒是不穩(wěn)定體系，分散

5、過程中需利用流體力學和表面物理化學作用使團聚體重新分散并使其穩(wěn)定化。共混法可分為溶液共混、乳液共混和熔融共混。2．1．1溶液共混將聚合物基體完全溶解于適當?shù)娜軇┲校尤爰{米粒子，充分攪拌溶液，使粒子在溶液中分散混合均勻，除去溶劑或使之聚合制得納米復合材料。裘小寧【41采用溶液共混法將Ot．Fe：O，納米材料加入到以苯為溶劑的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的溶液中，雜化制備了PMMA．Fe：O，雜化膜(簡稱PMFe)。結果表明，PMMA—Fe：O，雜化膜的附著力、硬度、沖擊強度、熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于純PMMA，雜化膜具有良好的柔韌性和耐溶劑性能。2．1

6、．2懸浮液或乳液共混該法理論上同溶液共混相似，不同的只是以懸浮液或乳液取代溶液。張曉君等瞪。將丙烯酸乳液R1和液苯乙烯一丙烯酸酯乳液R2混合，充分攪拌，收稿日期：2007-12-27／-作者簡介：陳少杰(1982一)，男。碩士，主要從事陶瓷先驅體制備及應用技術研究。F砌yCM2008．No．5萬方數(shù)據(jù)42納米復合材料制備方法的研究進展2008年9月制備得到丙烯酸酯系阻尼材料。實驗結果表明，通過乳液共混法可得到相容性較好的共混阻尼乳液，同時當R1：R2=40：10時，可形成一個從．5—50℃，tan8大于0．3的阻尼區(qū)域，達到玻璃化轉變溫度與室溫

7、一致的使用范圍。2．1．3熔融共混將納米材料經表面處理后與聚合物混合，經過塑化、分散等過程，使納米材料以納米水平分散在聚合物基中，達到對聚合物改性的目的。該法簡便、經濟，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產。孫阿彬等Mo采用熔融共混法制備得到POE／PP熱塑性彈性體，實驗結果表明，①隨POE／PP體系中橡膠相POE的不斷增加，拉伸強度、撕裂強度和硬度都隨之降低，但拉斷伸長率隨之增大；②POE／PP共混比為60／40—70／30時，硫化膠的綜合性能最佳。③隨填料用量的增加，POE／PP體系的拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度都明顯下降，硬度則提高。2．2溶膠一凝膠法溶

8、膠一凝膠法是將硅氧烷或金屬鹽等前驅體(水溶性或油溶性醇鹽)溶于水或有機溶劑中形成均質溶液，在酸、堿或鹽的催化作用下促使溶質水解，生成納米級粒子并形成溶