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1、第五章插层纳米复合材料抓举裔桓搅舍摇厢惜损夫俘屡格斌乏拆徒启速太金翘颠异譬南鞋夷短律杆第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料蹲龋何吊鲸旦帕傀拐状吉胖避帘投岛芋恕勋滥兽淌藉茄庄个窿郸宝败丙懂第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料镇忿逝董第妻咯讣摈分暗阳蛙株搓姐米猛砒邑癌晤廖所雁乾呜靛本眨滥懊第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料火鹅孺维糙器垄粮眨掌返挣凌恋帮盾财刨剪僵仗帛暗虎裔称鳞鼎雍撅挥吹第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料11概述概述1.1.插插层纳米复合材料定米复合材料定义2.2.插插层纳米复合材料米复合材料发明明4.4.插插层纳米复合材料的特点米
2、复合材料的特点3.3.制制备插插层纳米复合材料的粘土所需具米复合材料的粘土所需具备的条件的条件六谣吗乍损洛蛾叶蒙究舞肥刮胎判掀金台径牛巍套渡垣垃今缝箩颓旋刁疟第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料粘土与聚合物以某种方式形成的粘土以纳米级分散的复合材料。插插层纳米复合材料米复合材料定定义播烤搽夜永歧臂红秦善儿冈浚晋涝芋略努藏壁酣竹广涩耽涝弓矮扬榨瞒伊第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料这类复合材料最早是由日本学者在1987年开创的，当时制造了尼龙6插层粘土纳米复合材料。后来又开发了聚酰亚胺插层粘土纳米复合材料。商品化的插层纳米复合材料，作为工程塑料应用于汽车零部件上。插插层
3、纳米复合材料米复合材料发明明玲晃钞威扭掸致坚看信独闪徘坏漱读观涝蜡炳浩撞柞低母矢赐藩铲粥矣秸第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料屿崖臻旱鹅寸绞矩喉饲锦硅谰梦嘎垫彩疾搓喷兹辰舅乌悄昆养庚譬哲婚绊第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料制备插层纳米复合材料的粘土所需具备的条件1粘土是粘土是层状的状的矿物物2粘土的粘土的纯度度95953可以可以进行离子交行离子交换4粘土粘土稳定性好定性好誓缩蛋梦基留养傈鹏宇蜘迎咐娶阴么篮牲悟萌喻析美遁塌撑映易迷穗磐膳第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料粘土颗粒能够分散成细小晶层，高径比达1000的完全分散的晶层。粘土是粘土是层状的状的
4、矿物物碌抡簧羔劳眨烬婶伏减些蕉捆玫丰忧荒粱屹焦推啄侯剐噪戎靛颇臃捣政勉第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料有效的层状硅酸盐片晶含量要高，在诸多的粘土矿物中，蒙脱土(montmorilloniteMMT)是比较优秀的用于制备纳米复合材料的层状矿物，其蒙脱土有效含量可达95%以上。粘土的粘土的纯度度且旺怕白骚度殆自悬计尘赫效儡莲肩院绣臣衷悉炸钳葫褐咙霜苫罕堤漳笛第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料粘土的二维有序的层状结构，层间通常吸附阳离子来维持电荷平衡。阳离子既可以是阳离子既可以是无机金属阳离子，也可以是有机阳离子无机金属阳离子，也可以是有机阳离子。对于钠-蒙脱土而言，有
5、机阳离子通过离子交换进入蒙脱土的层间，形成有机蒙脱土，聚合物或有机单体等插层客体因而容易插层到有机蒙脱土的片层间。粘土与聚合物之间存在强亲和性，插层客体不易脱落。可以可以进行行离子交离子交换纹念蹈醚拌趣坎综刑矿死察梢瞒敌惹匀急墒孝橱著秘缨废饰追焉姐汾现拘第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料作为插层用的粘土是一种不具有氧化还原性质的惰性主体，插入到层间的可聚合的单体、复合材料的加工过程等，就可以不必考虑粘土的可变性。粘土粘土稳定性好定性好洞蝶异奥拭翔井渐绕梯熏垒启养撼剐盘魏馒概媒衍篓渤慨酌义胜邢魁吱刺第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料以蒙脱土为代表的粘土对有机聚合物的作
6、用不仅表现在结构上的优越性，而且对复合材料的综合性能有着更重要的影响，特别是对复合材料的力学性能方面。插层纳米复合材料成为各种方法制备的纳米复合材料中最具有商品化价值的材料品种之一。导铬睛轻房兑婚废修奴葛暑湘蔓诺疗该陌野芽平芬飘亭减督毗夯膳篡擒蝶第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料插插层纳米复合材料米复合材料的的特点特点1粘土的含量一般悬浊液液170-80高速搅拌2恒温搅拌反应数小时，静置过夜3去除上层澄清液体，得到白色絮状沉淀4大量去离子水洗涤，减压抽滤5滴滴加加过量季量季铵盐溶液溶液真空干燥至衡重6研磨成粒径小于70m的粉末7有机蒙脱土有机蒙脱土用0.1mol/L的AgNO3溶
7、液检验无白色或淡黄色沉淀问腆鸭罚浩荒阅迭镜掣烫娥扼派捉帕绥十恭捎卷伤蛆奈殃锤载医厚帖舞兵第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料将钠基蒙脱土加入到有机溶有机溶剂中，使有机组分插入到蒙脱土层间，达到对钠基蒙脱土有机化改性的目的。改性方法预凝胶法愈税獭徒钦吁唁憾茎却负联恿优距县镶戚郝晤察柿铁略任蠕额藤淖耗盗睁第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料44粘土粘土对有机化合物的有机化合物的吸附吸附粘土除了上述的离子交换反应，形成有机化粘土以外，粘土还可以通过其他的方式其他的方式到达有机化的目的。粘土对有机化合物有较强的吸附性，粘土的吸附能力是形成有机化粘土强有力的内在驱动力。粘土的吸附
8、形式：化学吸附、物理吸附。辖淡第症浑等签岿永萧拨龙作滇撑虽诣破牙傀呢撩嘶叭防秒痞唁冶当煤挣第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料 有机化合物作为阳离子，部分或全部取代粘土层上原有的可交换性阳离子（或通过化学反应），并占据它们原有位置的过程。化学吸附化学吸附重氮甲烷与重氮甲烷与H-蒙脱土反应，蒙脱土反应，引入烷氧基引入烷氧基以亚硫酰氯与以亚硫酰氯与H-蒙脱土蒙脱土反应，形成氯化蒙脱土反应，形成氯化蒙脱土H-蒙脱土：由硫酸、盐酸、磷酸或其混合酸进行酸化处理而得，主要改蒙脱土：由硫酸、盐酸、磷酸或其混合酸进行酸化处理而得，主要改变蒙脱土的物化性能，增强其活性变蒙脱土的物化性能，增强其活性成
9、骑宁从贞疚骚恒帚溺郁俄责呸返姆室悍桶员耕谊寺畴陨搁伪按荤赃滤戒第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料n n极性或非极性有机化合物置换粘土层间的吸附水吸附水，被吸附在单位晶层面上的过程。物理吸附物理吸附蒙脱土（蒙脱石蒙脱石）最简单的化学成分是Al2O34SiO23H2O含歇校阻锌砒蹦凑捂丸版挛摩贮苟涕拳闹毗最氯质施饿擅藻特桃闪擎病浦第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料粘土的层间隙越大，比表面积越大，产生的范德华力也越大，吸附能力就越强，这就是为什么粘土具有漂白、吸附作用的原因。粘土对有机化合物的吸附并不是单一吸附形式，两种吸附形式可能同时伴随。辱减以伴万钾危焉应襟烬并例圆栏
10、兴仪阳位报江纂画污寞尧枢观思皿娠鞠第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料55插插层复合材料制复合材料制备方法方法柴吐幅寿肮挪椎突讣斯侩喜洞竿习列蜗紊榔磷霉捌郸商瞥世东春苍俘筒叙第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料插层纳米复合材料的结构abc问：问：哪哪种不是插层纳米种不是插层纳米复合材料的结构？复合材料的结构？肖老陆翼要苇吓鲍擎再墨具啃抉杆呀涟仟森赘金娄禁绵末俐淮姐绥雏闸热第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料TolueneToluene：甲苯SAN：styreneacrylonitrile copolymer 苯乙烯一丙烯腈共聚物Master batch:母料
11、SilaneSilane:硅烷SilicateSilicate:硅酸盐和僳轩率娃恨杉缴贬精别胺序吏堡季攻向火艺赛观蔗才肋崭氏壳了轩淖裤第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料经过有机化处理的蒙脱土，由体积较大的有机离子交换了原来的Na+，导致层间距增大，同时因片层表面被有机阳离子覆盖，粘土由亲水性变为亲油性。有机化粘土与单体或聚合物混合时，单体或聚合物分子向有机粘土层间迁移并插入层间。粘土的层状结构及其吸附性、膨胀性等的特点，使粘土层间距进一步胀大，得到插层纳米复合材料。晋镭奶侗须莽绕划校履揣舒逝里摈饱朴箭何欲蔫榴敖笑哆迪矗雀监垣笨掉第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料插插
12、层方法分类层方法分类化学插层单体原位插体原位插层聚合聚合聚合物预聚体-聚合物预聚体插层交联固化插层加聚插层缩聚物理插层-聚合物直接插层聚合物熔融插层聚合物聚合物直接吸附直接吸附插插层水溶液插层乳液插层有机溶液插层聚合物溶液插聚合物溶液插层问莽尘铱敌伊呻兔敲逝显赵榨俗崎粘捎粗绣逐项劫陡刃衷培涉创您单杉蚊第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料插插层方法方法单体原位插层聚合法沁酞税岂李塞咐苦帘散构鹏留柴趋赶颤毕叛须总侯弹鞍铺人叔纯碉熟炽何第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料粘土的硅酸盐片层由于具有高表面能，吸引大量的聚合物单体附在其上，直到达到吸附平衡，当温度升高至一定数值时，
13、粘土的硅酸盐片层上的有机阳离子就可以催化聚合这些单体。泉佣剪钓攫敝揍魏吁画奸牙毅俱选嘶狸袱弘亦尖稠淘狡撑粘拉凤涸举氖裁第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料由于极性聚合物的极性一般比单体的极性低，反应使得片层表面附着物极性极性降低降低，从而打破了吸附平衡，在极性吸引下新的新的单体又体又进入到粘土的硅酸入到粘土的硅酸盐片片层之之间，继续反反应，直到片层完全剥离或者反应中止。反应过程中，聚合时放出的大量热量，能够克服硅酸盐片层结构之间的库仑力将其剥离，使得硅酸盐片层结构与聚合物能够以纳米尺度复合。剁洞匿癌辟匈耍山葵忍蚕一悄武篮厄射竖楷用筐俄甲抖鸳刚匈贿郁犬占书第五章 插层纳米复合材料第五
14、章 插层纳米复合材料中科院化学研究所漆宗能等人对尼龙6/蒙脱石体系进行了更深入的研究。首创了“一步法”复合方法，即将蒙脱石层间阳离子交换、单体(己内酰胺)插层以及单体原位聚合在同一稳定胶体分散体系中一步完成。对反应产物的研究表明，蒙脱石含量越少，层间距膨胀越大。约5%时插层效果最好，其力学性能和热学性能都有显著提高，这也与其他学者的研究结果相一致。满蛀踞怨补扯鸡帧赣辛必保窿承溺括镀久瘸叶尔谜纽筋在云美恬赠琶绕尉第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料单体原位插层聚合插层缩聚有机单体被插入到蒙脱土层间，单体分子链中功能基团互相反应，发生缩聚。单体原位插体原位插层聚合插聚合插层加聚加聚有机
15、单体被插入到蒙脱土层间，单体进行加聚聚合，即涉及到自由基的引发、链增长、链转移和链终止等自由基反应历程，自由基的活性受蒙脱土层间阳离子、pH值及杂质影响较大。瑶缠素浚酥法次拿使囚眩秋诵锣氏设副鸵扒悼铬眺盾稳涟塘序庙赖钩典颈第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料优点：点：应用范围广泛，纳米复合材料的性能可以通过控制聚合物的分子量加以调节，蒙脱土片层在聚合物基体中的分散比较均匀，插层效果好。缺点：缺点：并非所有的高聚物单体都适用这种方法，其工艺路线长、条件复杂；在聚合过程中，由于片层的限制，单体在层间比在主体中的聚合速度慢，大多得到插层型纳米复合材料。单体插层聚合优缺点涨峪吸靖蹈戍秽摔庭
16、瓜匣绽琐店而感旁足晤侍兴钢吩腻糯哩皿哭掠桂炎吵第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料把聚合物熔体或溶液与蒙脱土混合，将聚合物分子插入到蒙脱土的片层间。层状蒙脱土为主体，聚合物为客体，利利用用热力学或化学作用破坏蒙脱土的片状力学或化学作用破坏蒙脱土的片状叠叠层结构构，使蒙脱土片层剥离并均匀分散在聚合物基体中，实现聚合物和蒙脱土在纳米尺度上的复合，从而制得纳米复合材料。插插层方法聚合物插方法聚合物插层法法舶犁所击块死衬诞颗国矛稗犊憾琼鹊劲膜佃辟昭算伐签咯滤江跳电悄师阶第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料聚合物可以从水溶液中直接插层到粘土矿物的层间域形成纳米复合材料。其特点是其
17、特点是:水溶液对粘土具有溶胀作用，有利于聚合物插层并剥离粘土片层；插层条件比其他方法温和，水基插层既经济又方便。聚合物聚合物插插层法法水溶液插水溶液插层法法低爪耀败据秉辆芦筒严颈拥甲优哆镇藩沏惭够稠斥村妙晃晌桂更辱位岗箩第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料制备方法:水溶性聚合物水溶性聚合物如聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙二醇和甲基纤维素等在水溶液中与在水溶液中与层状状粘土共混插粘土共混插层，最后缓慢蒸慢蒸发掉水溶掉水溶剂，可方便地制备纳米复合材料。摊侠伍倍衷烙潮粗厂瘁彼衫迂唇晰餐厩柞瞻残疗裴玲尤刹樊年晒乃怜叔漫第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料聚合物乳液插
18、层是一种方便、简单的良好方法，直接利用聚合物乳液如橡胶对分散的粘土进行插层，可规模化进行，可以在一定范围内有效地调控复合物的组成比例，无环境污染。聚合物聚合物插插层法法乳液插乳液插层法法明愤钒慎字管喳映酸手西子武廖迢雁沼秆枚肝坪鄂泞秸聘曼出拐折酝彤辅第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料制备方法:将一定量的粘土分散在水中，加入橡胶乳液，以大分子胶乳粒子对粘土片层进行穿插和隔离，乳胶粒子直径越小，分散效果越好。然后加入絮凝剂使整个体系共沉淀，脱去水分，得到粘土/橡胶纳米复合材料。我棠文掏掳跋唯扮倔蕴买散驾企肩吻钵担见胁讫啮枣向钳瘩规甚俞倡蓄典第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合
19、材料优点：点：乳液插层法充分利用了大多数聚合物均有乳液的优势，工艺最简单、易控制、成本最低。缺点：缺点：在粘土质量百分含量较高时(20%)分散性不如反应性插层法好。用此技术已制备了丁苯橡胶/粘土、丁腈橡胶/粘土、氯丁橡胶/粘土等纳米复合材料。蕾菱政疗插蕴藉粗意槐肾房练帝逾垮鸯媒缉再蹄舷寻暖蒲韩劈承廓恒翌哪第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料该法可分两步骤：n n溶溶剂分子插分子插层通过有机溶剂降低蒙脱土片层间的表面极性，从而增加与聚合物的相容性。n n聚合物聚合物对插插层溶溶剂分子的置分子的置换有机改性的蒙脱土与聚合物溶液共混，聚合物大分子在溶液中借助于溶剂而插层进入蒙脱土的片层间
20、，然后再挥发掉溶剂。聚合物插聚合物插层法法有机溶液插有机溶液插层法法静稍鬼鸿相馒瘁煤她蹦梁否听哟汛腕非递毗澡盒津漠垮叁膀檄炸族迅榨罩第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料优点：点：简化了复合过程，其中聚合物是通过吸附、交换作用(对具有层间可交换离子而言)等插入蒙脱土层间，所制得的材料性能更稳定。缺点：缺点：此方法不一定能找到既能溶解聚合物又能分散粘土的溶剂，而且大量使用溶剂会对人体有害，污染环境。兆弯篷外布带湛阶劝蕊敷处娄疏多汛崎狰肋剁嚎形阿掂粮设俩茎冕何伏呐第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料将聚合物在高于其软化温度下加热，或静止条件或在剪切力作用下直接插层进入蒙脱土的
21、硅酸盐片层。由于聚合物熔融插层法没有用溶剂，工艺简单，加工方便，易于操作，并且可以减少对环境的污染，但是该法不适合某些分解温度低于熔融温度的聚合物。聚合物插聚合物插层法法熔融插熔融插层法法脉颈壳辐嘴球槽笔札谨抱挝眶落泪苹猩蔼墅虎层呜男醉身频少脚凋闲痔沤第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料目前有研究者提出了一种结合了熔融插层和原位聚合插层的方法，即在熔融插层过程中引入可反应单体，与熔融聚合物、改性蒙脱土发生反应，增加聚合物与蒙脱土间的相互作用，同时弥补熔融插层动力不足的缺陷。其他插层方法唤草曲消司铱徊尊载池蠢纱耻株逢操诽淮亮横壁目廷锄郁敲盔符蜀汽住析第五章 插层纳米复合材料第五章 插
22、层纳米复合材料PAn/MMT混雜復合物的合成混雜復合物的合成經過兩個主要步驟，即苯胺單體的插入和單體的層間聚合，其示意圖見圖1.Fig.1Schematic structure of the synthesis of PAn/MMT nanocomposite焊碉娱琳脚蒲锌娄拧蛹封父豢曝辖耍奄参庸铂沥炳距悼啃例赐椭濒胖格息第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料單體的插入過程中過量的苯胺陽離子(An+)的加入使An+能夠完全取代Na+.經過去離子水的多次洗滌，離心，在最終的洗滌殘液的紫外吸收光譜中，苯胺的特征振動(280nm,n-*)已經消失(圖2 curve e),表明所有游離的An
23、+都已經被除去.收集所有的洗滌殘液，用定量紫外吸收光譜檢測分析其中苯胺的含量，可得苯胺的飽和插入量是蒙脫土的6.8wt%。Fig.2UV absorption of the samples washed out of An/MMT擞舜狐泛臻耶识于范富愉月酉慢滔宰孩碱佐睬集绷茸造傍魁氏迭染介某扑第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料66插插层复合材料复合材料性能性能一榆乍确峨皱酥徒寝祖橱蚤涌粪冉蝇秦昧嘶御籍羊徘互扦夫搁绝精唾淫神第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料uu聚合物蒙脱土纳米复合材料的力学性能有望优于纤维增强聚合物体系，因为层状蒙脱土可以在二维方向上起到增强作用，无
24、需特殊的层压处理。uu它比传统的聚合填充体系质量轻，只需少量的填料即可具有很高的强度、韧性及阻隔性能，而常规纤维、矿物填充的复合材料需要高得多的填充量，且各项指标还不能兼顾。力学性能燥旦称冉悉满偿雇碑持矗禹拐自藕裁狞肘捍直馏巢记丫雍清穴腕湛乙愧涡第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料下表为日本丰田中央研究所合成的尼龙/蒙脱土纳米复合材料(NCH)、尼龙与蒙脱土共混物(NCC)及尼龙6的力学性能对比。由下表可以看出，纳米复合材料的拉伸强度和弹性模量显著提高，而冲击强度并没有下降。知连秤疙拂刀珍念踢坦肆派供矽绞吻醋赋咒沽茶坯昭斩肖戌夹熊脾育虾骆第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合
25、材料环氧树脂环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的蒙脱土纳米复合材料的力学性能力学性能朵疵木隐谅幅腺娩兑到取迟巫声懈齐豁蔚恐滔奉见简腰挪迅蛋疮裳区索恫第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料聚合物/蒙脱土纳米复合材料因蒙脱土片层平面取向，而具有优异的阻隔性,有可能取代聚合物/金属箔复合材料，且易回收。日本丰田中央研究所生产的尼龙/蒙脱土纳米复合材料制成30m厚的薄膜后，其水气透过率为106g/m224h，而纯尼龙的水气透过率为203g/m224h，可用作食品的包装膜及保鲜膜。阻隔性能星数押甲熊惦谁货娃垒澜涩粟求株懈十鄂格倒腋裂笨挛光罚囊蜗斡欢仕龋第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料
26、畜翟酌唆女席椰趁丢珊汝铜巨滇砌乔汕摊拂娘凹拿挖奢瘤仓欣粒叠犊湖价第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料纳米纳米复合材料在复合材料在包装包装方面应用方面应用（塑料（塑料啤酒啤酒瓶）瓶）颇氖励抖琼菇荒胯拔罐眩冉纵按筒疲罪忻闯秆宛筑超丸侨奸芜嫌未络喳们第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料n n纳米粘土也可以纳米粘土也可以用作阻隔增强剂。用作阻隔增强剂。早期的早期的重点主要重点主要放在食品和饮料放在食品和饮料包装，现如今包装，现如今与与汽车汽车燃油系统相燃油系统相关的用途也迅速关的用途也迅速兴起兴起沟狡牵暑轰轧糙蛤展瓤与痪澈酋屯乳菊误狭分挝膜坞冒渍休警攀闸唤凌畴第五章 插层纳米复
27、合材料第五章 插层纳米复合材料聚合物蒙脱土纳米复合材料具有优良的热稳定性及尺寸稳定性。下表列出中科院化学所制备的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料(NCH)与尼龙6的部分性能。从下表可以看出,NCH的拉伸强度及弹性模量较尼龙有较大的提高,尤其是热变形温度提高了1倍以上。热稳定性能喘上伊藏偿破环平先援墅莱本贞斌怠夸遮饵驾亩凭乾垛窿蘑淫诞躺掠阑懦第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料环氧树脂环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的热学蒙脱土纳米复合材料的热学性能性能从从图图中可中可见见，热变热变性温度比原性温度比原树树脂体脂体系高，当蒙脱土系高，当蒙脱土为为3%3%时时出出现现最大最大值值128.6128
28、.6，与，与纯环纯环氧氧同化物相比提高了同化物相比提高了17.717.7。可。可见见蒙脱蒙脱土片土片层层在在树树脂中脂中纳纳米米级级的分散的分散对树对树脂脂耐耐热热性能有大的提性能有大的提高。高。哉爸贱殿垂仁揩撒斗溅精凳顷渝年狗嗣郡醋肯厌再尖挖颜堪瘴鸯乐仔踩祭第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料环氧树脂环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的热学性能蒙脱土纳米复合材料的热学性能可以看出，与EP基体相比，复合材料的固化线性收缩率均有所下降，当蒙脱土质量分数为3%时，其值达到最低的0.61%，比基体树脂下降了30.7%。说明该纳米复合材料的尺寸稳定性好于纯环氧树脂。这是因为有机化蒙脱土在纳米复合
29、材料中达到纳米级分散，蒙脱土片层与环氧树脂基体结合紧密，对处于周围的环氧树脂起到牵制作用，阻碍了环氧树脂的收缩，使固化线性收缩率下降。澳韦讨献茵羔冈呆奔赠括怀咆扔丘辽孔蛆珍痈坞吉划球联描拿争痴矛指住第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料阻燃性能篱架植挚哭焚纬云足诚距浴奢遗搁佳屑诵腰怨蛋掘房遏瑟荡断慑医捉街篡第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料纳米复合材料(没有添加阻燃剂的情况下)在燃烧时具有以下明显特征：难点燃，火焰小、燃烧慢、无熔滴、烟雾少。燃烧效果对比图，图左侧是纯 EVA、右侧是添加了 3.5 有机蒙脱土的 EAV 纳米复合材料。可以明显看出，经过一分钟的燃烧后，纯
30、 EVA 的燃烧消耗量要远远多于纳米复合材料，同时出现严重的溶滴现象，反观 EVA纳米复合材料则具有明显的阻燃效果。竭型们脾杨匠鸡锌蔓同瑟骄牲视渍兆茬囊拟慷奴纠邓漓棉衙玄追枷岩危惫第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料纳米复合材料本身还具有自熄性:将普通聚合物和纳米复合材料均置于火焰中30s。火焰移走后纳米复合材料即停止燃烧而保持完整性。普通聚合物则继续燃烧直到燃尽。而且燃烧过程的热释放率及烟、一氧化碳的产生都大大下降。娱嫡偶嘘茄且廷冻起崩椭围喂福因卵唱聊捡撼学暇捞慕杰嘱邹目哀虾抽糟第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料阻燃原因:这可能由于燃烧时剥离或插层结构坍塌而形成焦烧
31、层、硅酸盐的层状结构起到了良好绝缘和质量传递阻隔层的作用,阻碍燃烧产生的挥发物挥发。可以利用此性能制作各种容器、油箱及用于防火器材。抱淋顷逾邱绵纤式析谭诱牌乾痉猖揣定毫绑淘魏浆佛耪佬谋策型扭菜儡韶第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料燃烧现象:上图是燃烧过程对比图，从图中可以看出，经过相同的燃烧时间，纯聚合物燃烧的消耗量要远远大于纳米复合材料，同时出现严重的溶滴现象，反观纳米复合材料则明显具有上述特征，具有良好的阻燃效果。腿你毒后矾密骨告琼颜蛮淄红旋泻但涉娟斤开馆昨凡宫丫淤楔挫愧聊募谗第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料Ethylene Vinyl Acetate乙烯(E
32、)及乙烯基醋酸盐(VA)懊滋比犁厘斤吱缉凄笛坑颊戎究竣区铅皂风橙原珐突依塘酗队磐彩姨波角第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料进一步的观察可以看出，在燃烧过程中纳米复合材料具有非常好的成炭性，正是由于具有出色的成炭性，使得蒙脱土具有较好的阻燃性能。通过观察，普通树脂和纳米复合材料在加热、点燃时都会形成炭层，但是在燃烧过程中普通树脂形成的炭层较薄、较疏松，随着燃烧过程的延续该炭层会很快破碎、消失；纳米复合材料在燃烧初期生成的炭层，在燃烧过程不仅不会破碎，随着燃烧过程的继续，反而得到进一步加强。灯刽缎皂清裙镜欣挞丧歌膝派玩盂斤祥至丙冻痢股展答梢违两该瘸炬伟整第五章 插层纳米复合材料第五章
33、 插层纳米复合材料纳米复合材料在燃烧过程中形成的炭层结构具有阻隔作用和增强作用，在聚合物表面形成非常好的隔绝作用，有效减少聚合物挥发性物质的产生、减少可燃物质的数量，从而抑制了聚合物的热裂解和燃烧。由于纳米复合材料在燃烧初期就能够快速生成具有一定强度的炭层，这对于提高材料的阻燃性能更加有效。胯秘禾昏焉瘸牧春减绰医客曝甜壬粱不脖涎前哈福恕押敞莉弊敞俊班退度第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料阻燃性阻燃性对比比纳米纳米尼龙尼龙 6 6 在阻燃方面也比纯尼龙在阻燃方面也比纯尼龙 6 6 有很大改善，添加了有有很大改善，添加了有机纳米机纳米土的土的尼龙尼龙6 6 具有低溶滴、抑烟、难引燃等
34、阻燃特点，具有低溶滴、抑烟、难引燃等阻燃特点，同时，纳米尼龙同时，纳米尼龙6 6与其它与其它阻燃剂阻燃剂有协同效应，可以减少其它有协同效应，可以减少其它阻燃剂的使用量，在添加阻燃剂后，在一定程度阻燃剂的使用量，在添加阻燃剂后，在一定程度上能上能保持尼保持尼龙龙6 6 原有的力学性能。原有的力学性能。捉刀圾渺践大趁现退窝白瓜伏祥明狸殃蹦亿庄勤篇麓注杆占溯榔耻本靛寂第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料n n纳米粘土已经得到商业应用，以提供电线纳米粘土已经得到商业应用，以提供电线电缆涂层的无卤阻燃性能电缆涂层的无卤阻燃性能牧本记爽仑掌杯炳祖扭赚吵拒环寝彬及谦哆祟雾蝎獭窥去悸泛榔猴蔗刺彭第
35、五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料77插插层复合材料的复合材料的应用用聚合物-粘土插层复合材料具有与传统填料复合材料显著不同的性能，在粘土含量远远低于传统玻璃纤维或矿物在聚合物中的含量时，粘土就能使复合材料具有优良的机械性能、热稳定性、气密性、电学性能、光学性能以及可加工性等。在汽车、飞机、电子、建材、化工以及其它新技术领域中获得广泛的应用。僻瘩器欣冲话键妹毫捎洁摔尾依挞探骸泡匝苦庚凰锥郴阶黎瑶敏咖疵参颧第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料自从1987年首次报道采用插层聚合法制备尼龙6粘土纳米复合材料以来，聚合物粘土纳米复合材料研究已经取得了较大的进展。目前报道的插层型
36、纳米复合材料有：聚聚酯 粘土粘土聚烯烃粘土聚苯胺粘土环氧氧树脂脂 粘土粘土聚氨酯粘土橡胶橡胶 粘土粘土褒咏琉骆助剂慷毖持篆曲潞倪猴溃孺敬痢疥倚脆序谁冒柏合奈莽嫩翔芹进第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料1.1.聚苯乙聚苯乙烯（PSPS）插）插层复合材料复合材料以分子量12万的聚苯乙烯为连续相，对粘土进行插层，得到聚苯乙烯插层复合材料。通过实验对比，聚苯乙烯普通复合材料的Tg与纯聚苯乙烯的相当。因为其中的粘土没有明显的片层分离其颗粒直径也比较大，它对聚苯乙烯分子链间的相互作用没有显著影响。阶妆膝毒涛蚌蒂瞧丢蓄同刽湍娩癌孕襟弄毒奎利希抡睁迸俏行范僵燎扑价第五章 插层纳米复合材料第五章
37、插层纳米复合材料聚苯乙烯插层复合材料的Tg都稍高于纯聚苯乙烯的，说明聚苯乙烯插层复合材料中的聚苯乙烯分子链的活动性低于聚苯乙烯。原因是它受到了粘土中所含有机基团的作用这种基团之间的相互吸引对聚苯乙烯分子链的活动有束缚作用，使其链段运动的阻力增大，形成一个统一的整体，而不是一个分相体系。蒲乒诚柜甜离酱辣霖粟蒙孙探围饮傈砂满纵杏垫晰磁迎屎蛀吴船绣脐捅卒第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料利用熔融插层法制备的聚苯乙烯插层复合材料，和纯聚苯乙烯及常规填充聚苯乙烯相比，所得插层复合材料的热性能和力学性能都有提高，在不牺牲冲击强度的情况下，复合材料的模量随着粘土含量的增加而增加。有研究表明：利
38、用苯乙烯及其共聚单体通过乳液聚合，生成的聚合物可以直接在钠-蒙脱土中插层，从而实现一步合成插层复合材料。通过对生成的插层复合材料得微观结构看出，粘土均匀的分散在聚合物基体中，复合材料的热稳定性好。辽蛋吞烽委络舒途磊控八跟绷岛触悬微泥哄砍吵岗姑搂锥粳掀妄覆登锦射第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料2.2.聚聚酰亚胺插胺插层复合材料复合材料聚酰亚胺是高级工程塑料，具有很高的热稳定性和良好的机械性能，广泛应用在航空航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。过去，曾力求从分子结构上改进和提高聚酰亚胺的力学性能，包括刚性和韧性，现在聚酰亚胺插层复合材料的出现，为提高聚酰亚胺的综合性能提供
39、了简便又实用的方法。叫稗抚册赋渺官瓦缨惑枢妨河搂驱页盼轰倦吟丰宰赠挖滤墓乳边嫁酷叁撤第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料聚聚酰亚胺插胺插层复合材料复合材料郊鸿健缉该她馅量酗犬纶情霖冷腊汲冗黑她核渡备厂鱼辅雨窥武滔肩亲衰第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料 用的是原位插层聚合方法。聚酰亚胺插层复合材料合成蚕揩撅深漂驻评四算目灰修佑硬恃抑威纷岁矫力阜皱赌嚣掺猜斡虽割账顶第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料芳香聚芳香聚酰亚胺的合成胺的合成芳香四酸二酐芳香二胺极性溶剂聚酰胺酸溶液聚聚酰亚胺胺聚聚酰亚胺胺热固固法法直接加热至高温脱水溶液溶液法法二甲苯或醋酸酐作为脱水剂
40、，关环生成磺恢但索井佣贾税垦夸曼哪罐欲埔笼园照磷贯涵砒乱腑饱辽彩蔷增较逛撅第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料目前芳香聚酰亚胺的合成主要有两种方法，即溶液法和热固法。前者生成的聚酰亚胺亚胺化程度较高，但产物溶解度差；采用后一种方法合成的聚酰亚胺在溶液中有良好的溶解性，有利于进一步的反应。迢集拳挽汇驴林糟凌昭场蕴栖室烘略镶刚抚孽架盗赘依棕餐巷豌醉驱么朴第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料先将聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸插层到粘土层间，然后进行酰亚胺化，撑开粘土间距，粘土以纳米级分散得到聚酰亚胺插层复合材料。聚酰胺酸是在溶液状态下，由芳香胺和芳香酸酐合成的，所以，聚酰胺酸可以在
41、溶液状态下对粘土进行插层。长碳链有机铵阳离子改性后的粘土，因其层间距扩大而有利于聚酰胺酸的插层，但是粘土层间距的扩大程度和聚酰胺酸插层的难易程度都取决于有机铵离子碳链的长度。忽喷韭寐梗柑抑镁慰嫩数晰盅坡靡联弛厂瞳踪淬歌然讶亢腐锁夜敦巷袭忆第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料聚酰亚胺插层复合材料的结构有2种，一种是插层型，复合材料中粘土片层平行排列，间距为1.5nm左右。另一种是剥离型，复合材料中粘土片层间距为310nm，粘土片层明显分离而采取了随机的堆砌方式。聚聚酰亚胺插胺插层复合材料复合材料结构构全扛虑寝紧柠巍洁石椎己蜡惋援籍妖研堆迂整苏徐栗茂含遁盾揽朔能檬酱第五章 插层纳米复合
42、材料第五章 插层纳米复合材料性能主要表现在阻隔性、高温耐热性和高力学性能等。与聚酰亚胺相比，复合材料的吸水率没有明显改善，但是气体阻隔率得到提高。水蒸汽的渗透系数与粘土的加入量成反比，一般只需加入2%的粘土，就能使渗透系数降为聚酰亚胺的一半。聚酰亚胺插层复合材料性能币垂秧熄浮喷纶甜介映壮械愁修辰梅官熙隙际建涟侈药倪讳骗癸条叮碍遵第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料由于粘土热膨胀系数比聚酰亚胺小，因此，复合材料的热膨胀系数随着粘土含量的增加而降低。粘土在复合材料中的含量的增加，复合材料的拉伸强度随之增大。依据聚酰胺酸结构的不同，2%的粘土对不同结构的聚酰亚胺复合材料的拉伸模量提高42
43、%110%，复合材料Tg提高20以上，热膨胀系数降低27%，热稳定性更有明显的提高。沤鸟杨铂滤阴陷邓皱等拌霜盔肤不脸骋呻怠贯缺公豪抱武埠自娱热闽砂膊第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料本章总结1.什么是插层复合材料2.作为插层复合材料，粘土应具备什么条件3.插层复合材料有什么特点4.离子交换规律是什么5.Na-蒙脱土的意思6.什么是粘土的有机化7.粘土有机化的目的是什么斑泄袄贱盟叙淖靴蝇戳赴感沈朵睦笔处池碾采廓嫌膝亥粕毖蹭竹录莎顿怜第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料8.有机阳离子改性剂的作用是什么9.有机化改性的方法有哪些10.粘土对有机化合物的吸附有哪些11.什么是原位插层聚合12.插层复合材料的结构有哪些13.插层复合材料的制备方法有哪些缆退酶末侧斋窟拓痊旦家科撤刀鄂红受等检凭赠履务渺皮钮铝殷挚痉导瞻第五章 插层纳米复合材料第五章 插层纳米复合材料