聚合物共混改性原理

聚合物共混改性原理
湿法生产工艺：
原土 包装
破碎 粉碎
制浆 干燥
干法生产工艺：
提纯 过滤
改型活化 有机覆盖 覆盖剂
原土 包装
制浆 粉碎
Leabharlann Baidu
提纯1
提纯2
干燥
加热混合
改型活化 精细钠土 覆盖剂
聚合物共混改性原理
Structure of 2:1 layered silicates
蒙脱土的结构特征---天然的纳米结构
➢ In-situ intercalation polymerization
to intercalate the monomer and then take advantage of the host’s oxidising properties to induce polymerization
/填充物
物复合体系 物复合体系 子填充复合体系 复合体系
聚合物共混改性原理
纳米概念的形成
早期，石墨、炭黑中的颗粒 1959年，美国物理学家Richard Feynman提出“what
would happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?” 20世纪70年代康乃尔大学C.G.Granqvist & R.A.Buhrman 小组气相沉积制备纳米 20世纪80年代，原西德Gleiter首次制备金属纳米，提出 纳米材料及其应用 1981年，IBM发明AFM和STM，推动纳米技术发展 20世纪80年代末期，日本丰田研究中心制得PA6/粘土纳米 复合材料
金属/金属 金属/陶瓷 陶瓷/陶瓷
聚合物 纳米复合材料
有机/无机 纳米复合材料
聚合物/聚合物 纳米复合材料
聚合物基
无机物基
分子复合 原位复合 微纤/基体
Classification of nanocomposite
聚合物共混改性原理
Polymer/inorganic nanocomposites
Polymer nanocomposites are generally defined as the combination of a polymer matrix resin and inorganic particles (particles, layers or fibres) which have at least one dimension (i.e. length, width, or thickness) in the nanometer size range
聚合物共混改性原理
Cation-exchange reaction between the silicate and the alkylammonium salt
蒙脱土族矿物具有离子交换性、吸水性、 膨胀性、触变性、黏结性、吸附性等特性
聚合物共混改性原理
插层剂的作用
利用离子交换的原理进入蒙脱土片层之间； 扩张片层间距； 改善层间的微环境； 使蒙脱土的内外表面由亲水性转化为疏水性； 增强蒙脱土片层与聚合物分子链之间的亲和性； 降低硅酸盐材料的表面能。
01~0.1 μm, 10~1000Å)
(5~100 Å)
（1）聚合物 /低分子物
低分子作增容 低分子流变改 外部热塑性
剂
性剂
聚合物
（2）聚合物 /聚合物
宏观相分离 型聚合物掺
混物
微观相分离型 （1）分子复合物；
聚合物合金
（2）完全相容型 聚合物合金
（3）聚合物 聚合物/填充 聚合物/填充 聚合物/超细粒 聚合物纳米
✓ Because the building blocks making up the nanocomposites are therefore so close to the molecular scale, confinement and quantum effects result from the way that the blocks interact.
常用的插层剂有烷基铵盐、季铵盐、吡啶类衍生物和其他阳离子型表面活性剂
聚合物共混改性原理
聚合物共混改性原理
聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料特点
需要填料体积分数少； 具有优良的热稳定性及尺寸稳定性； 性价比高。
聚合物共混改性原理
Polymer layered Nanocomposites preparation
✓ Nanocomposites show properties not found in bulk materials, differentiating them from typical composites or filled-polymer systems.
聚合物共混改性原理
纳米复合材料
非聚合物 纳米复合材料
聚合物共混改性原理
蒙脱土的化学通式： Nax(H2O)4{(AL2~xMgx)[Si4O10](OH)2}
分类： 钠基蒙脱土（碱性土） 钙基蒙脱土（碱土性土） 天然漂白土（酸性土）
聚合物共混改性原理
蒙脱土的改性方法
人工钠化改型（悬浮液法、堆场钠化法、挤压法） 酸活化方法（干法活化工艺、湿法活化工艺）
聚合物共混改性原理
What nanocomposites are
✓ Nanocomposites are made by mixing two or more phase, such as particles, layers or fibres, where at least one of the phases is in the nanometre size range.
聚合物共混改性原理
制备聚合物纳米复合材料的无机物的种类
• 纳米粒子(CaCO3 、SiO2 、 TiO2、ZnO、Al2O3、Cr2O3 )
• 纳米纤维 (碳纳米管、纤维素晶须、凹凸棒土 ) • 层状无机物
聚合物共混改性原理
Layered host crystals susceptible to intercalation by a polymer
College of Polymer Science & Engineering
聚合物共混改性原理
———— 聚合物纳米复合材料
张琴
聚合物共混改性原理
聚合物复合体系的分类
复合体系 组合
>1000nm (>1μm)
分散相的尺度大小
100~1000nm 1~100nm(0.0 0.5~10nm
(0.1~1 μm)