纳米复合材料制备方法的研究进展.pdf

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1、万方数据2008年第5期玻璃钢／复合材料41纳米复合材料制备方法的研究进展陈少杰。张教强，郭银明(西北工业大学，陕西西安710072)摘要l纳米复合材料以其优异性能，广泛应用于各个领域，成为材料科学研究的热点。本文就近年来纳米复合材料的制备方法进行归纳与总结。就其优缺点和应用进行评述。关键词：纳米复合材料；制备方法；优缺点；应用中图分类号：TQ317；TM215．3文献标识码iA文章编号：10034)999(2008)05—0041—06●-．．t／--．__■o1日lJ舌纳米材料科学的发展为复合材料的研究开辟了新的领域。纳米复合材料通常定义为

2、，在多元复合组成中，至少有一种固相处于纳米尺度范围内，其中采用的纳米单元成分可以是有机相，也可以是无机相。这种复合材料不同于传统的无机相／无机相、无机相／有机相等填料体系，并非两物质相的简单加合，而是由两物质相在纳米至亚微米范围内结合形成，两相界面之间存在着较强或较弱的化学键(范德华力、氢键)，由于纳米粒子较大的比表面积，因此两相界面间存在强相互作用，同时纳米粒子具有的尺寸效应、局域场效应、量子效应能表现出常规材料所不具备的优异性能uJ，这为制备高性能、多功能的新一代复合材料提供了可能。因而纳米复合材料的研究成为目前材料科学研究热点拉’3J。作

3、为纳米复合材料研究、应用的基础，制备方法显得尤为重要。本文概述了近年来纳米复合材料的制备方法其优缺点及应用。2主要制备方法2．1共混法该法是制备聚合物纳米复合材料最直接的方法。将无机纳米微粒或超微粉直接分散于有机基体中制备得到纳米复合材料。表1反映了共混法的优缺点情况。一般认为粒子间相互作用的总位能为排斥位能与引力位能之和。共混法的关键是采用物理或化学方法对纳米粒子表面进行改性，适当降低纳米粒子的引力位能或增大粒子的排斥位能，这样有助于减弱它的团聚能力，有利于它在聚合物中的分散。因此，常采用表面活性剂、偶联剂、表面覆盖、机械化学处理和接枝等方法

4、对纳米粒子进行处理，以提高纳米粒子在基质材料中的分散性、相容性和稳定性。此外，常采用高速、长时间的机械搅拌、超声波等方式来提高纳米粒子在基质材料中的分散效果。表1共混法的优缺点其混法的优缺点纳米粒子的种类、形态、尺寸可选择控制，方法简便、经济、易于实现工业化。优(1)由于纳米粒子存在很大的界面自由能，极易发生点团聚，因此要将无机纳米粒子直接分散于有机基体中制备聚合物纳米复合材料，必须通过必要的化学预分散或物理机械分散方法，以打开纳米粒子团聚体，再将其均匀分散缺到聚合物基体中，并使之与基体材料有良好的亲和性。点(2)由于纳米微粒是不稳定体系，分散

5、过程中需利用流体力学和表面物理化学作用使团聚体重新分散并使其稳定化。共混法可分为溶液共混、乳液共混和熔融共混。2．1．1溶液共混将聚合物基体完全溶解于适当的溶剂中，加入纳米粒子，充分搅拌溶液，使粒子在溶液中分散混合均匀，除去溶剂或使之聚合制得纳米复合材料。裘小宁【41采用溶液共混法将Ot．Fe：O，纳米材料加入到以苯为溶剂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的溶液中，杂化制备了PMMA．Fe：O，杂化膜(简称PMFe)。结果表明，PMMA—Fe：O，杂化膜的附着力、硬度、冲击强度、热稳定性明显优于纯PMMA，杂化膜具有良好的柔韧性和耐溶剂性能。2．1

6、．2悬浮液或乳液共混该法理论上同溶液共混相似，不同的只是以悬浮液或乳液取代溶液。张晓君等瞪。将丙烯酸乳液R1和液苯乙烯一丙烯酸酯乳液R2混合，充分搅拌，收稿日期：2007-12-27／-作者简介：陈少杰(1982一)，男。硕士，主要从事陶瓷先驱体制备及应用技术研究。F砌yCM2008．No．5万方数据42纳米复合材料制备方法的研究进展2008年9月制备得到丙烯酸酯系阻尼材料。实验结果表明，通过乳液共混法可得到相容性较好的共混阻尼乳液，同时当R1：R2=40：10时，可形成一个从．5—50℃，tan8大于0．3的阻尼区域，达到玻璃化转变温度与室温

7、一致的使用范围。2．1．3熔融共混将纳米材料经表面处理后与聚合物混合，经过塑化、分散等过程，使纳米材料以纳米水平分散在聚合物基中，达到对聚合物改性的目的。该法简便、经济，易于实现工业化生产。孙阿彬等Mo采用熔融共混法制备得到POE／PP热塑性弹性体，实验结果表明，①随POE／PP体系中橡胶相POE的不断增加，拉伸强度、撕裂强度和硬度都随之降低，但拉断伸长率随之增大；②POE／PP共混比为60／40—70／30时，硫化胶的综合性能最佳。③随填料用量的增加，POE／PP体系的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度都明显下降，硬度则提高。2．2溶胶一凝胶法溶

8、胶一凝胶法是将硅氧烷或金属盐等前驱体(水溶性或油溶性醇盐)溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，在酸、碱或盐的催化作用下促使溶质水解，生成纳米级粒子并形成溶