聚合物纳米复合材料-课件1
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为什么要对纳米微粒进行表面修饰 什么是表面修饰 怎样对纳米微粒进行表面修饰 纳米微粒表面物理修饰 纳米微粒表面化学修饰（酯化反应法、偶联剂法、 表面接枝改性法）
介绍纳米微粒表面修饰的意义，介绍 目前比较常用的物理和化学修饰方法。
(2)表面接枝改性法
定义：通过化学反应将高分子的链接到无机纳米粒子 表面上的方法称为表面接枝法． 三种类型： (i)聚合与表面接枝同步进行法． 当无机纳米粒子表面有较强的自由基捕捉能 力．单体在引发剂作用下完成聚合的同时，立即 被无机纳米粒子表面强自由基捕获，使高分子的 链与无机纳米粒子表面化学连接，实现了颗粒表 面的接枝． 这种边聚合边接枝的修饰方法对碳黑等纳米 粒子特别有效．
ClCH3
+ NaCl
Sodium MMT*
= Na
Cationic Surfactant (e.g., alkyl-ammonium chloride)烷基氯化铵
Swollen “Organoclay”
= Alkylammonium
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。
Cr2O3 )
Schematic of nanoscale fillers
层状硅酸盐纳米复合材料
纳米管、纳米粒子和无机-有机复合材料
层状硅酸盐纳米复合材料
1.层状硅酸盐纳米复合材料的定义 2.层状硅酸盐纳米复合材料的制备 3.层状硅酸盐纳米复合材料的结构与性能
4.层状硅酸盐纳米复合材料的应用
层状硅酸盐纳米复合材料的定义
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
优点：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：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。
有机溶剂和高分子中的分散性，这就使人们有可
能根据需要制备含有量大、分布均匀的纳米添加
的高分子复合材料。
注意：接枝后并不是在任意溶剂中都有良好的长期
分散稳定性，接枝的高分子必须与有机溶剂相溶才
能达到稳定分散的目的．铁氧体纳米粒子经聚丙烯
酰胺接枝后在水中具有良好的分散性，而用聚苯乙
烯接枝的在苯中才具有好的稳定分散性。
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
在水溶液中与层状粘土共混插层，最后缓慢蒸
发掉水溶剂，可方便地制备纳米复合材料。
② 聚合物插层法的乳液插层法
聚合物乳液插层是一种方便、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。
• 更好的加工性能 ( faster cycling times and quicker fill) • 不需要特别的更改生产线
层状硅酸盐纳米复合材料
粘土的有机化处理
有机化处理
粘土层间有大量无机离子，有疏油性， 利用离子交换，以有机阳离子交换金 属离子，使粘土有机化。
层状硅酸盐的离子交换性
R2 + R1* N+ R3
~ 1 nm
Si Oxide
Na+
~ 50nm - 300nm
层状硅酸盐的特征
• 可膨胀的结构
• 单片的硅酸盐片层至少在一维尺度上是纳米尺寸的
• 单片的硅酸盐片层具有很大宽厚比，具有极大的比表面积和很高的模量
• 与传统的增强填料相比，只需要很低的层状硅酸盐含量就可以极大的提 高材料的性能
• 减轻重量 (2.5 wt% nanoclay vs. 25 wt% talc)
层状硅酸盐与聚合物以某种方
式形成的以纳米级分散的复合 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插层硅
酸盐纳米复合材料。后来又开发了聚酰
亚胺插层硅酸盐纳米复合材料。
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。
1st Commercial Launch Step Assist on Astro（阿斯特罗牌汽车）and Safari Van(通用汽车)
聚合物/纳米复合材料
复合材料的定义和特点
复合材料的定义： 由两种或两种以上不同性质的或不同结构的材料，通 过一定的工艺复合而成的性能优于原单一材料的多相固 体材料。 内涵： 微观上是非均匀相的材料
组分材料性能差异大
组成的复合材料性能有较大的改进
我们住在复合材料里
15
燕子窝：泥土-草复合材料
16
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/层状硅酸盐纳米复合材料制备方法(插层法)
Polymer/Layered silicate nanpcomposites
Preparation Methods
原位插层(In-situ intercalation polymerization ) 溶液插层(Polymer intercalation from solution) 熔体插层(Polymer melt intercalation )
• (ⅱ)颗粒表面聚合生长接枝法．这种方
法是单体在引发剂作用下直接从无机粒子 表面开始聚合，诱发生长，完成了颗粒表 面高分子包敷，这种方法特点是接技率较 高．
a. 在粒子表面引入双键
由于体系中的单体更可能趋于均聚，接枝率较低
b 在粒子表面引入可引发聚合的活性点，使单体在粒子表面生长成聚合物 一些无机氧化物表面带有化学键结合的羟基，可根据羟基设计反应，引 入反应官能团，再进行接枝
分子材料以各种方式复合成型的、至少有一种分散
相的一维尺度（如长度、宽度或厚度）在100nm以
内的新型复合材料
所采用的纳米单元可分为金属、无机物、高分子等
制备聚合物纳米复合材料的无机物的种类
纳米纤维 (碳纳米管、纤维素晶须、凹凸棒土 ) 层状无机物 ( layered silicates) 纳米粒子(CaCO3 、SiO2 、 TiO2、ZnO、Al2O3、
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：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。
3.melt intercalation
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
作用下与硅酸盐共混，使聚合物直接插层进入硅酸盐片层。
O- Na+ + Cl- N+ (CH3)3R
O- N+ (CH3)3R 粘土改性剂
R（脂肪烃基）： ①C12H25 →十二烷基三甲基氯化铵 ②C16H33 →十六烷基三甲基氯化铵 ③C18H37 →十八烷基三甲基氯化铵 此外，十二烷基二甲基苄基氯化铵、 十八烷基二甲基苄基氯化铵等。
其它的阳离子 还能与该离子 进行交换吗？
等离子体表面处理的作用深度仅涉及表面极薄一层(几 纳米到几十纳米) ,不会对材料本体性能产生任何影响。和化 学方法处理相比其更加独特的地方在于对环境友好、无污染。 研究报道在等离子体处理有机材料或无机材料,会在材 料表面产生自由基,从而能够引发接枝聚合乙烯基单体。
接枝率较高，但接枝链的结构和分子量却难以控制
1.In situ Polymerization
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，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。
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降低，从 而打破了吸附平衡，在极性吸引下新的单体 又进入到粘土的硅酸盐片层之间，继续反应， 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。
2.Polymer intercalation from solution
① 聚合物插层法的水溶液插层法
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: 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。
制备方法:
Schematic figure depicting the compounding process for preparing the NCH-CS using the clay slurry
Naoki Hasegawa, et al, Polymer 44 (2003) 2933– 2937
熔体插层法的特点 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
(ⅲ)偶连接枝法．这种方法是通过纳米粒 子表面的官能团与高分子的直接反应实现 接枝，接枝反应可由下式来描述：
硫化镉
这种方法的优点是可以预先设计聚合物，可得到结构 明确、分子量分布窄的接枝链．
表面接枝改性方法的优点：
A： 可以充分发挥无机纳米粒子与高分子各自的优点， 实现优化设计，制备出具有新功能纳米微粒． B： 纳米微粒经表面接枝后，大大地提高了它们在
③聚合物插层法的有机溶液插层法
该法可分两步骤： 溶剂分子插层
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。
聚合物对插层溶剂分子的臵换
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， 然后再挥发掉溶剂。
优点：简化了复合过程，其中聚合物是通过
- Melt Processing –(常规做法)
hp
New method(加入层状无机材料的悬浮液)
a novel compounding process using Na–montmorillonite water slurry for preparing novel nylon 6/Na–montmorillonite nanocomposites
层状硅酸盐的种类
高岭 土 海泡 石
层状硅 酸盐
凸凹 棒石 伊利 土
蒙脱 土
层状硅酸盐的结构
•层状硅酸盐是2∶1型粘土矿物，其基本结构单元是由两层硅氧四面体中间夹带一 层铝氧八面体构成，两者之间靠共用氧原子连接。 •这种黏土的硅酸盐片层之间存在碱金属离子，在水中溶胀，即可溶胀的黏土。
Na+ Si Oxide Al/Mg/Fe – Oxide/Hydroxide
进化的复合材料-贝壳
17
复合材料的基本结构模式
复合材料由基体和增强剂两个组分构成：
基体：构成复合材料的连续相； 增强剂（增强相、增强体）：复合材料中独立的形态分 布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，会使 材料的性能显著改善和增强。 增强剂（相）一般较基体硬，强度、模量较基体大， 或具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。
单体插层聚合的优缺点
优点：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：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。
增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。
决定复合材料性能的三个因素
1. 组成材料的性能 2. 组成材料的形状和复合材料的结构 3. 两相之间的结合方式
金属基复合材料 陶瓷基复合材料
金属 材料
复 材
无机 非金属 材料
合
料
有机 高分子 材料
高分子复合材料
20
聚合物/纳米复合材料定义
聚合物基纳米复合材料是由各种纳米单元与有机高
有机铵盐改性后的粘土在酸性介质中水解， 水中的质子很难将铵盐基团臵换下来，这说明 由离子键所形成的复合物是比较稳定的。
原因是：在离子键形成过程中，烷基与粘土
产生了比较明显的物理吸附作用。烷基越大， 这种吸附作用（范德华力）就越大。
因此，这种离子臵换具有不可逆性。
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。
为什么要对纳米微粒进行表面修饰 什么是表面修饰 怎样对纳米微粒进行表面修饰 纳米微粒表面物理修饰 纳米微粒表面化学修饰（酯化反应法、偶联剂法、 表面接枝改性法）
介绍纳米微粒表面修饰的意义，介绍 目前比较常用的物理和化学修饰方法。
(2)表面接枝改性法
定义：通过化学反应将高分子的链接到无机纳米粒子 表面上的方法称为表面接枝法． 三种类型： (i)聚合与表面接枝同步进行法． 当无机纳米粒子表面有较强的自由基捕捉能 力．单体在引发剂作用下完成聚合的同时，立即 被无机纳米粒子表面强自由基捕获，使高分子的 链与无机纳米粒子表面化学连接，实现了颗粒表 面的接枝． 这种边聚合边接枝的修饰方法对碳黑等纳米 粒子特别有效．
ClCH3
+ NaCl
Sodium MMT*
= Na
Cationic Surfactant (e.g., alkyl-ammonium chloride)烷基氯化铵
Swollen “Organoclay”
= Alkylammonium
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。
Cr2O3 )
Schematic of nanoscale fillers
层状硅酸盐纳米复合材料
纳米管、纳米粒子和无机-有机复合材料
层状硅酸盐纳米复合材料
1.层状硅酸盐纳米复合材料的定义 2.层状硅酸盐纳米复合材料的制备 3.层状硅酸盐纳米复合材料的结构与性能
4.层状硅酸盐纳米复合材料的应用
层状硅酸盐纳米复合材料的定义
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
优点：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：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。
有机溶剂和高分子中的分散性，这就使人们有可
能根据需要制备含有量大、分布均匀的纳米添加
的高分子复合材料。
注意：接枝后并不是在任意溶剂中都有良好的长期
分散稳定性，接枝的高分子必须与有机溶剂相溶才
能达到稳定分散的目的．铁氧体纳米粒子经聚丙烯
酰胺接枝后在水中具有良好的分散性，而用聚苯乙
烯接枝的在苯中才具有好的稳定分散性。
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
在水溶液中与层状粘土共混插层，最后缓慢蒸
发掉水溶剂，可方便地制备纳米复合材料。
② 聚合物插层法的乳液插层法
聚合物乳液插层是一种方便、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。
• 更好的加工性能 ( faster cycling times and quicker fill) • 不需要特别的更改生产线
层状硅酸盐纳米复合材料
粘土的有机化处理
有机化处理
粘土层间有大量无机离子，有疏油性， 利用离子交换，以有机阳离子交换金 属离子，使粘土有机化。
层状硅酸盐的离子交换性
R2 + R1* N+ R3
~ 1 nm
Si Oxide
Na+
~ 50nm - 300nm
层状硅酸盐的特征
• 可膨胀的结构
• 单片的硅酸盐片层至少在一维尺度上是纳米尺寸的
• 单片的硅酸盐片层具有很大宽厚比，具有极大的比表面积和很高的模量
• 与传统的增强填料相比，只需要很低的层状硅酸盐含量就可以极大的提 高材料的性能
• 减轻重量 (2.5 wt% nanoclay vs. 25 wt% talc)
层状硅酸盐与聚合物以某种方
式形成的以纳米级分散的复合 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插层硅
酸盐纳米复合材料。后来又开发了聚酰
亚胺插层硅酸盐纳米复合材料。
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。
1st Commercial Launch Step Assist on Astro（阿斯特罗牌汽车）and Safari Van(通用汽车)
聚合物/纳米复合材料
复合材料的定义和特点
复合材料的定义： 由两种或两种以上不同性质的或不同结构的材料，通 过一定的工艺复合而成的性能优于原单一材料的多相固 体材料。 内涵： 微观上是非均匀相的材料
组分材料性能差异大
组成的复合材料性能有较大的改进
我们住在复合材料里
15
燕子窝：泥土-草复合材料
16
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/层状硅酸盐纳米复合材料制备方法(插层法)
Polymer/Layered silicate nanpcomposites
Preparation Methods
原位插层(In-situ intercalation polymerization ) 溶液插层(Polymer intercalation from solution) 熔体插层(Polymer melt intercalation )
• (ⅱ)颗粒表面聚合生长接枝法．这种方
法是单体在引发剂作用下直接从无机粒子 表面开始聚合，诱发生长，完成了颗粒表 面高分子包敷，这种方法特点是接技率较 高．
a. 在粒子表面引入双键
由于体系中的单体更可能趋于均聚，接枝率较低
b 在粒子表面引入可引发聚合的活性点，使单体在粒子表面生长成聚合物 一些无机氧化物表面带有化学键结合的羟基，可根据羟基设计反应，引 入反应官能团，再进行接枝
分子材料以各种方式复合成型的、至少有一种分散
相的一维尺度（如长度、宽度或厚度）在100nm以
内的新型复合材料
所采用的纳米单元可分为金属、无机物、高分子等
制备聚合物纳米复合材料的无机物的种类
纳米纤维 (碳纳米管、纤维素晶须、凹凸棒土 ) 层状无机物 ( layered silicates) 纳米粒子(CaCO3 、SiO2 、 TiO2、ZnO、Al2O3、
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：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。
3.melt intercalation
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
作用下与硅酸盐共混，使聚合物直接插层进入硅酸盐片层。
O- Na+ + Cl- N+ (CH3)3R
O- N+ (CH3)3R 粘土改性剂
R（脂肪烃基）： ①C12H25 →十二烷基三甲基氯化铵 ②C16H33 →十六烷基三甲基氯化铵 ③C18H37 →十八烷基三甲基氯化铵 此外，十二烷基二甲基苄基氯化铵、 十八烷基二甲基苄基氯化铵等。
其它的阳离子 还能与该离子 进行交换吗？
等离子体表面处理的作用深度仅涉及表面极薄一层(几 纳米到几十纳米) ,不会对材料本体性能产生任何影响。和化 学方法处理相比其更加独特的地方在于对环境友好、无污染。 研究报道在等离子体处理有机材料或无机材料,会在材 料表面产生自由基,从而能够引发接枝聚合乙烯基单体。
接枝率较高，但接枝链的结构和分子量却难以控制
1.In situ Polymerization
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，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。
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降低，从 而打破了吸附平衡，在极性吸引下新的单体 又进入到粘土的硅酸盐片层之间，继续反应， 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。
2.Polymer intercalation from solution
① 聚合物插层法的水溶液插层法
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: 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。
制备方法:
Schematic figure depicting the compounding process for preparing the NCH-CS using the clay slurry
Naoki Hasegawa, et al, Polymer 44 (2003) 2933– 2937
熔体插层法的特点 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
(ⅲ)偶连接枝法．这种方法是通过纳米粒 子表面的官能团与高分子的直接反应实现 接枝，接枝反应可由下式来描述：
硫化镉
这种方法的优点是可以预先设计聚合物，可得到结构 明确、分子量分布窄的接枝链．
表面接枝改性方法的优点：
A： 可以充分发挥无机纳米粒子与高分子各自的优点， 实现优化设计，制备出具有新功能纳米微粒． B： 纳米微粒经表面接枝后，大大地提高了它们在
③聚合物插层法的有机溶液插层法
该法可分两步骤： 溶剂分子插层
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。
聚合物对插层溶剂分子的臵换
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， 然后再挥发掉溶剂。
优点：简化了复合过程，其中聚合物是通过
- Melt Processing –(常规做法)
hp
New method(加入层状无机材料的悬浮液)
a novel compounding process using Na–montmorillonite water slurry for preparing novel nylon 6/Na–montmorillonite nanocomposites
层状硅酸盐的种类
高岭 土 海泡 石
层状硅 酸盐
凸凹 棒石 伊利 土
蒙脱 土
层状硅酸盐的结构
•层状硅酸盐是2∶1型粘土矿物，其基本结构单元是由两层硅氧四面体中间夹带一 层铝氧八面体构成，两者之间靠共用氧原子连接。 •这种黏土的硅酸盐片层之间存在碱金属离子，在水中溶胀，即可溶胀的黏土。
Na+ Si Oxide Al/Mg/Fe – Oxide/Hydroxide
进化的复合材料-贝壳
17
复合材料的基本结构模式
复合材料由基体和增强剂两个组分构成：
基体：构成复合材料的连续相； 增强剂（增强相、增强体）：复合材料中独立的形态分 布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，会使 材料的性能显著改善和增强。 增强剂（相）一般较基体硬，强度、模量较基体大， 或具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。
单体插层聚合的优缺点
优点：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：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。
增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。
决定复合材料性能的三个因素
1. 组成材料的性能 2. 组成材料的形状和复合材料的结构 3. 两相之间的结合方式
金属基复合材料 陶瓷基复合材料
金属 材料
复 材
无机 非金属 材料
合
料
有机 高分子 材料
高分子复合材料
20
聚合物/纳米复合材料定义
聚合物基纳米复合材料是由各种纳米单元与有机高
有机铵盐改性后的粘土在酸性介质中水解， 水中的质子很难将铵盐基团臵换下来，这说明 由离子键所形成的复合物是比较稳定的。
原因是：在离子键形成过程中，烷基与粘土
产生了比较明显的物理吸附作用。烷基越大， 这种吸附作用（范德华力）就越大。
因此，这种离子臵换具有不可逆性。
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。