第五章插层复合材料.
第五十一讲插层技术在聚氨酯偿内米复合材料中的应用
（ ＭＭＴ）。通 过单 体插 层法 合成 了聚 氨 酯弹 性体 Ｏ （Ｐ Ｅ Ｕ）／ ＭＭＴ 米 复 合 材 料 ；结 果 表 明该 纳 米 复 合 Ｏ 纳
纳米复合材料：第5章 插层纳米复合材料
❖ 石墨不属于粘土，属碳的同素异 形体，是典型的层状化合物。
❖ 层间依靠类似金属键那样的离域 键和范德华力连接，层间距为 0.34nm。
❖ 层间结合力较小，层间空隙大， 层间可以相对滑移。
❖ 石墨容易被强氧化剂氧化为石墨酸或石墨氧化物，这就为 石墨的层间改性创造了条件。
5.2 粘 土
❖ 有机改性剂对插层复合材料的终端结构在一定条件下起决 定作用，不同类型的季铵盐改性蒙脱土在环氧树脂/亚胺固 化复合材料中，有的是插层型复合材料，有的属于玻璃型 复合材料。
❖ 纳米复合材料的力学性能，只取决于粘土的强度，而与粘 土层间是否含有聚丙烯酰胺衍生物基本无关。
❖ 有机化处理的粘土，可以直接插层有机聚合物，形成纳米 复合材料。
❖ 高岭土的结构是由一层硅氧四 面体通过共同的氧互相连接形 成一个晶层单元，所以称为1:1 型层状硅酸盐, 如右图。
5.2 粘 土
5.2.3 海泡石
❖ 海泡石属斜方晶系，为链 层状水镁硅酸盐或铝硅酸 盐矿物。
❖ 化学式为： Mg3[Si12O3](OH)4(H2O)4• 8H2O
❖ 晶体结构模型如右图。
❖ 膨胀石墨的层间距达到10nm～10m。同时层间受混酸氧 化分布有OH、COOH等基团。
❖ 较大的层间距和其中分布的有机基团，使得有机化合物很 容易插层到膨胀的石墨层间。
5.3 粘土的有机化处理
膨胀石墨（蠕虫状）
小结：
5.3 粘土的有机化处理
❖ 有机化粘土对插层的有机聚合物具有良好的亲和性，有机 聚合物可以较容易地插层到粘土的层间。
❖ 高岭土的有机化：将活化的高岭土分散在有机溶剂中，进 行有机取代反应，在高岭土层间吸附一层有机物，高岭土 层间距增大。
《复合材料》PPT课件(2024)
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
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03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
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物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
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建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
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建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
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透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
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宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
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研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
高分子纳米复合材料知到章节答案智慧树2023年齐鲁工业大学
高分子纳米复合材料知到章节测试答案智慧树2023年最新齐鲁工业大学第一章测试1.关于纳米材料的表述，错误的是（）参考答案:新型管状病毒处于纳米尺度的范围内2.复合材料的英文名称（）参考答案:Composite3.纳米材料能够实现高分子纳米复合材料既增强又增韧的原因是？（）参考答案:高分子基体中的无机纳米粒子作为高分子链的交联点，增加了填料与基体间的相互作用，从而提高复合材料的强度;随着纳米粒子粒径的减小，粒子的比表面积增大，纳米微粒与基体接触面积增大，有利于改善纳米材料与基体材料的应力传递，使材料受冲击时产生更多的微裂纹，从而吸收更多的冲击能;如果纳米微粒用量过多或填料粒径变大，复合材料应力集中较为明显，微裂纹易发展成宏观开裂，反而造成复合材料性能下降;无机纳米粒子具有微裂纹阻断效应，通过能量的吸收与辐射，使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化，最终终止裂纹，不至于发展成为破坏性开裂;纳米材料的粒径对增强增韧性能有直接的贡献;无机纳米粒子进入高分子基体缺陷内，改变了基体的应力集中现象，引发粒子周围基体屈服变形（包括脱粘、空化、银纹化、剪切带作用），吸收一定的变形功实现增韧4.实现杀菌功能可以选用（）纳米Ag5.要实现具有磁性的纳米材料应该选择（）参考答案:纳米Fe3O46.提高高分子纳米复合材料性能的途径有（）参考答案:提高与基体作用力;选择具有特定功能的纳米材料;让纳米材料分散均匀;纳米材料粒径要小7.以下是nanomaterial的为：（）参考答案:MMT;CNT;rGO;石墨;GO;氧化石墨烯8.关于高分子纳米复合材料，说法正确的是（）参考答案:Rainforced phase is nanomaterial;Continuous phase is polymermatrix;It can be made by in-situ polymerization method9.高分子纳米复合材料独特的性能有：（）既增强又增韧;阻隔性;阻燃性;新功能高分子材料性能;超疏水性10.关于团聚，说法正确的是（）参考答案:指的是纳米材料的聚集;产生团聚的主要原因是其表面效应;对纳米材料进行适当的改性，可以降低团聚11.关于聚集态结构，说法正确的是（）参考答案:指的是纳米材料在使用前后所处的状态参数;二级结构包含分散状态;两种结构都包含纳米材料的粒径;二级结构包含分散程度12.关于原位聚合，说法正确的是（）参考答案:原位填充聚合就是原位聚合的一种;单体中含有纳米材料再实施的聚合13.传统的聚合物基复合材料与高分子纳米复合材料都可以既增强又增韧（）参考答案:错第二章测试1.防止纳米SiO2的团聚所使用的化学试剂是（）硅烷偶联剂2.rGO的是哪种纳米材料的英文简写（）参考答案:还原氧化石墨烯3.纳米材料的基本性质包括？（）参考答案:表面效应;宏观量子隧道效应;量子尺寸效应;小尺寸效应4.哪种结构的纳米材料可以实现负载的功能，比如载药（）参考答案:中空结构纳米材料5.纳米材料易于团聚的原因主要是纳米材料的哪种性质造成的（）参考答案:表面效应6.纳米材料的三种分类方式包括（）参考答案:按照属性分类;按照结构分类;按照维度分类7.纳米材料的特殊性质包括？（）参考答案:超疏水性质;润滑性质;光学性质;储氢性质;热学性质8.SiO2@TiO2表示以（）为核，（）为壳。
第五章 插层复合材料
第五章 插层复合材料
物理吸附：极性或非极性有机化合物置换粘土 层间的吸附水，被吸附在单位晶层面上的过程。
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。
第五章 插层复合材料
中学化学里学过的关于磺化煤（离子交换树脂） 的净化水方面的知识： 试剂：磺化煤（NaR，式中R表示复杂的碳原子 团），黑色颗粒，不溶于酸碱。 用处：用于锅炉用水，硬水的软化、废水中贵金 属的回收和污水处理等。 交换：2NaR＋Ca2＋＝CaR2＋2Na＋
再生：用10％的NaCl溶液浸泡已失效的磺化煤， 上述交换过程将逆向进行。
性。
第五章 插层复合材料
5.2 粘土
粘土的主要成分是粘土矿物，是一类颗粒极细、 粒度一般在2μm以下的具有层状结晶的硅酸盐。 膨润土就是以蒙脱土为主要组分的粘土，它的 物理化学性质和工艺技术性能以及使用价值主要 取决于所含蒙脱土的属性和相对含量等。 粘土的种类：高岭土、蒙脱土、伊利土、凸凹 棒石、海泡石（沸石）等。
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。
第五章 插层复合材料
5.4 插层复合材料制备方法
第五章 插层复合材料
a c
b
插层纳米复合材料的3种结构
第五章 插层复合材料
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。
插层法制备聚合物基纳米复合材料
插层法制备聚合物基纳米复合材料董歌材研1203班 2012200337 纳米材料技术是80年代末刚刚兴起的一种新技术，其基本内涵是在0.1-100nm空间尺度内操纵原子或分子或对材料进行加工，从而制备具有特定功能的产品。
1990年7月第一届国际纳米科学技术(NST，Nano Seience and Teehnology)会议在美国巴尔基摩召开，从而正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世[1]。
1992年1月第一本纳米材料科技期刊Nanostructural Materials出版。
1994年10月第二届国际NST会议在德国召开，从此纳米材料科学成为材料科学、凝聚态物理化学等领域研究的热点。
纳米科学技术所研究的尺寸空间介于宏观和微观之间，它的诞生使人们对材料的认识延伸到过去未被重视的纳米尺度，标志着材料科学进入一个新的层次。
通过在这一尺度上对材料进行操作，可以使材料性能产生质的飞跃，因此纳米材料技术为材料的发展提供了一个崭新的空间，也为新技术革命增加了一项重要内容[2]。
1纳米粒子的特点及其制备1.1纳米材料的特点一般称尺寸在1-100nm范围内的颗粒为纳米粒子，它是一种介于固体和分子之间的亚稳态物质。
当颗粒尺寸进入纳米量级时，其本身及由它所构成的纳米材料由于所谓的纳米效应，表现出许多与常规尺寸的材料完全不同的特殊性质。
纳米效应主要表现在以下几个方面：(1)表面和界面效应：纳米粒子尺寸小，比表面积大，位于表面的原子占相当大的比例，而且随着粒径减小，比表面积急剧增大，位于表面的原子所占的比例也迅速增加，比如，当粒子半径为5nm时，比表面积为180m2/g，表面原子所占比例为50%，当粒径减小到2nm时，比表面积增至225m2/g，表面原子所占比例达到80%。
由于表面原子邻近缺少与之配位的原子，处于不稳定状态，很容易与其它原子结合，因此纳米粒子有很强的表面活性。
表面原子的不稳定性使纳米粒子表现出很多特殊的性质，像纳米陶瓷粉的熔点、烧结温度和晶化温度均比常规粉体低得多，比如常规氧化铝的烧结温度为1700-1800℃，而纳米氧化铝可在1200-1400℃的温度下烧结，致密度高达99%，形成的陶瓷在低温下表现出良好的延展性；大块的纯金熔点为1063℃，当制成2nm的微粒后熔点仅为300℃；催化剂制成纳米微粒会大大提高催化效果，比如有机化学的加氢或脱氢反应，用粒径为30nm的镍作催化剂时反应速度比用常规尺度的镍催化时的速度高15倍。
第五章纳米复合材料
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2、纳米高分子复合材料的优异性能
力学性能 热性能 电性能 阻隔性能 光学性能 流变性能 其他
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力学性能
利用纳米粒子的表面与界面效应特性，可以 同时提高聚合物基有机无机纳米复合材料的 刚性与韧性。
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阻隔性能
聚合物基有机无机纳米复合材料具有很好得 阻隔性能，特别是插层法制备得PCH（聚己 内酯）纳米复合材料表现出了良好的尺寸稳 定性和气体阻隔性。
如：在聚己内酯/蒙脱土体系中，纳米材料的相对透过性和传
统的填充聚合物及未填充聚合物相比，均显著下降，并随蒙脱
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三、纳米高分子复合材料
1、纳米高分子复合材料的制备方法 2、纳米高分子复合材料的优异性能 3、聚合物基纳米复合材料的应用 4、纳米颗粒/高分子复合材料存在的问题
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纳米高分子复合材料完是由各种纳米单元与有 机型高 复分合子材刚材料性料。以各种美 结方式复合韧性成型的一种新
无机 材料
尺寸稳定 性
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微乳液聚合法
Gao等在FeCl3水溶液/甲苯/甲基丙烯酸的 微乳液体系中，搅拌，回流2h，得到包覆有 甲基丙烯酸，粒径在19～27nm的Fe2O3， 然后加入适量交联剂二乙烯基苯和引发剂 AIBN。将微乳液加热到70℃维持7h，然后 用甲醇将聚合物/Fe2O3凝胶沉淀出来，制成 了无机有机复合材料。
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热性能
采用纳米粒子与聚合物复合，所得的纳 米复合材料的热稳定性通常高于聚合物 本体，且在高温时更为明显。
例：Shoichiro6研究了羟基纤维素/二氧化硅复 合材料的热稳定性，发现随二氧化硅含量的增 加，纳米复合材料的热失重温度提高。Biplab 等研究制备的P3HT/蒙脱土纳米复合材料力学 性能和热稳定性提高非常显著，1％的蒙脱土含 量就显示最大的热稳定性。
插层膨润土复合材料的研制及其结构
1 的 峰 为膨 润土 Si - O 四 面 体和 AI - O 八 面
体 骨 架 振动 的 特 征峰 ; 图 b 显 示: 2 9 2 2 .
2 7 c m- 1 和 2 8 5 1 . 0 3 c m- 1 为 - CH 和 - CH 对
3
2
称和 反对称伸缩振动吸收峰, 这两个峰的
出 现说明有机物插入膨润土 中; 3 6 2 6 .
关 键词: 膨润土 复合材 料
中图 分类号: TB3
文献标识码 ( a ) - 000 2- 02
天然 膨润土具有较强的 吸附能力, 但 由 于 膨 润 土 在 水 中 具有 膨 胀 性 、 分 散 悬 浮 性和亲水性等特性, 因而用膨润土原土处 理 印染 废 水 时, 效 果 较 差, 特别 是 固 液分 离 速度慢, 直接影响了其实际应用。由于染 料 废 水 中 大 部 分 微 细 颗粒 和 胶 体 都 带 有 负 电荷, 科研工作者将阳离子表面活性剂改 性 的 有 机 膨 润 土 用 于 较高 浓 度 印 染 废 水 的 处 理, 但 阳 离 子表 面 活 性剂 价 格 昂贵 , 本 文 用己内 酰胺代替部 分阳离子表 面活性剂, 制 备 吸 附 性 能 良 好 、 价格 低 廉 的 染 料 废 水 脱色 剂。 并通 过 X- 衍射 ( XRD) 和 红外 吸收 光谱( I R) 及高 透射电 子显微 镜( SEM) 表 征插 层 膨 润 土 的 表 面 性 质 及 组 织 构 造, 用 分 光 光 度 法 分 析 插 层 膨 润 土对 有 机 染 料 的 吸 附 性能。
9 7 c m-1 和 3 41 5. 2 2c m-1 和 16 3 4. 10 c m- 1 峰 面
积 缩 小 , 说明 插 层土 水含 量 小于 原土 ;
一种导电聚合物插层的五氧化二钒纳米线复合材料及其制备方法和应用
一种导电聚合物插层的五氧化二钒纳米线复合材料及其制备方法和应用嘿，咱今儿就来唠唠这神奇的“一种导电聚合物插层的五氧化二钒纳米线复合材料及其制备方法和应用”。
你说这导电聚合物插层的五氧化二钒纳米线复合材料，听着就感觉很高科技吧？就好像是把两种超厉害的东西揉到了一块儿，产生了奇妙的化学反应！这就好比是把辣椒和肉一起炒，那味道，啧啧，绝了！先说说这制备方法，那可真是一门大学问啊！就好像是大厨做菜，得讲究个火候、调料的搭配，一个不小心可能就搞砸了。
得小心翼翼地处理各种材料，让它们恰到好处地融合在一起，可不是件容易的事儿呢！这过程中需要精确的控制和精湛的技术，稍有偏差可能就前功尽弃啦。
然后再看看它的应用，哇塞，那可真是广泛得很呐！就像一把万能钥匙，能打开好多扇门。
在电子领域，它能发挥大作用，让各种电子设备变得更厉害；在能源领域呢，也能一展身手，为能源的利用和存储出份力。
你想想，要是没有它，那得少了多少便利和创新啊！这复合材料就像是一个小超人，在各个领域飞来飞去，拯救世界呢！它能让我们的生活变得更加美好，更加智能。
比如说，以后我们的手机可能会变得更薄、更轻、性能更好，这可都有它的功劳呢！而且啊，随着科技的不断进步，对这种复合材料的研究肯定也会越来越深入，它能发挥的作用肯定也会越来越大。
说不定哪天，它就能给我们带来意想不到的惊喜呢！咱可别小看了这小小的复合材料，它背后蕴含的可是科学家们无数的心血和智慧。
他们就像一群魔法师，用他们的魔法棒把这些材料变成了神奇的宝贝。
所以啊，我们得好好珍惜这些科技成果，让它们为我们的生活带来更多的便利和进步。
你说是不是呢？这导电聚合物插层的五氧化二钒纳米线复合材料，真的是太酷啦！它的未来，肯定是一片光明啊！。
《复合材料》 知识清单
《复合材料》知识清单一、什么是复合材料在现代材料科学的领域中，复合材料是一种极其重要的存在。
简单来说，复合材料就是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起，形成的一种新的材料。
它与单一材料的显著区别在于，其性能并非各组成材料性能的简单加和，而是通过协同作用，产生了比单一材料更优异的综合性能。
复合材料的组成部分通常包括基体和增强体。
基体就像是一个承载和传递载荷的基础框架，而增强体则赋予材料更高的强度、刚度等特殊性能。
二、复合材料的分类1、按基体材料分类金属基复合材料：以金属为基体，如铝基、钛基等，具有良好的高温性能和导电导热性。
陶瓷基复合材料：基体为陶瓷，具备耐高温、耐磨等特性。
聚合物基复合材料：常见的有树脂基复合材料，重量轻、耐腐蚀。
2、按增强体的形态分类纤维增强复合材料：其中的纤维可以是玻璃纤维、碳纤维等，具有高强度和高模量。
颗粒增强复合材料：如碳化硅颗粒增强铝基复合材料，能提高硬度和耐磨性。
层状复合材料：由不同材料的层片交替堆叠而成。
三、复合材料的性能特点1、高强度和高刚度由于增强体的存在，复合材料往往具有比传统单一材料更高的强度和刚度。
2、良好的耐疲劳性能能够承受多次循环载荷而不易发生疲劳破坏。
3、优异的耐腐蚀性能可以在恶劣的化学环境中保持稳定。
4、可设计性强通过选择不同的基体和增强体，以及调整它们的比例和分布，可以定制出满足特定需求的性能。
四、复合材料的制备方法1、手糊成型这是一种较为简单的方法，工人将基体材料和增强材料手工铺叠在模具上，然后固化成型。
但这种方法生产效率较低，且质量较难控制。
2、喷射成型将基体材料和短切纤维同时喷射到模具上，然后固化。
3、模压成型将预浸料放入模具中，加热加压使其成型。
4、缠绕成型主要用于制造圆柱体或管状构件，将纤维或带材连续缠绕在芯模上。
5、拉挤成型适用于制造等截面的长条状构件，将纤维通过树脂浸润后，经过模具拉挤固化成型。
五、复合材料的应用领域1、航空航天领域在飞机结构中，如机翼、机身等部位大量使用复合材料，以减轻重量、提高性能。
插层法石墨烯
插层法石墨烯石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体材料，具有优异的电学、热学和力学性质，因此引起了广泛的研究兴趣。
近年来，一种名为插层法的制备技术被广泛应用于石墨烯的制备和功能化改性中，为石墨烯的应用拓展提供了新途径。
插层法是指将一种物质插入石墨烯层之间，形成石墨烯复合材料的方法。
这种方法可以通过插入不同的原子、分子或化合物，实现对石墨烯性质的调控和功能的增强。
插层法制备的石墨烯复合材料具有优异的性能，被广泛应用于电子器件、储能材料、催化剂等领域。
在插层法中，常用的插层材料包括金属、无机化合物和有机分子等。
金属是一类常用的插层材料，可以通过吸附、沉积或离子交换等方式插入石墨烯层之间。
金属插层后的石墨烯复合材料具有优异的电导率和热导率，因此在电子器件中有着广泛的应用潜力。
例如，金属插层石墨烯可以用作柔性导电材料，用于制备柔性显示器、柔性电池等产品。
无机化合物也是常用的插层材料之一。
无机化合物可以通过离子交换或溶剂插入等方式与石墨烯层之间发生相互作用。
无机化合物插层后的石墨烯复合材料具有优异的力学性能和化学稳定性，可以用于制备高性能复合材料。
例如，将氧化石墨烯与金属氧化物插层，可以制备高性能的催化剂，用于环境治理和能源转化等领域。
有机分子是另一类常用的插层材料。
有机分子可以通过吸附或化学反应等方式与石墨烯层之间发生相互作用。
有机分子插层后的石墨烯复合材料具有优异的生物相容性和可控性，可以用于生物医学领域。
例如，将生物活性分子插层到石墨烯层之间，可以制备用于药物传递和细胞成像的纳米载体。
插层法制备石墨烯复合材料的过程主要包括两个步骤：石墨烯的制备和插层材料的插入。
石墨烯的制备可以采用机械剥离、化学气相沉积等方法。
插层材料的插入可以通过溶剂插入、离子交换等方式进行。
在插入过程中，需要控制插层材料的浓度和插层时间，以获得理想的插层效果。
插层法石墨烯具有许多独特的性质和应用潜力。
首先，插层法可以实现对石墨烯性质的调控，如电导率、热导率和力学性能等。
插层法制备复合相变材料的研究进展
插层法制备复合相变材料的研究进展摘要：本文主要介绍了插层复合相变材料的结构及基体、插层法的类型、插层及层间膨胀的热力学及动力学以及国内外插层技术的应用现状、应用等几个方面并对插层法的优势及局限性进行总结，进一步展望了插层法在制备调温调湿复合相变材料方面的发展，从而拓展了在多功能复合相变材料研究方面的思路。
关键词：层状结构；插层；调温调湿；应用现状1 引言面对能源危机的日益严重，如何节约能源和提高能源的利用率受到人们广泛的关注，利用相变材料（phase change materials，PCMs）进行潜热储能的研究在国内外深受重视,其中固-液复合相变材料的制备与研究已成为储能领域研究的热点。
近年来,国内外学者不断致力于储热材料的研究,试图改善和提高相变储热材料的性能,其中以复合相变储热材料的研究倍受关注。
这包括:用高分子材料做外壳,将相变储热材料制作成胶囊[12] 或微胶囊结构[3],或将相变储热材料与高分子材料熔融混合,将相变储热材料包裹在高分子材料的空间网络内[4]等，为进一步改善和提高其使用性能，将相变材料与多孔或者层状结构的无机材料复合使其具有调温调热性能，并通过控制其不同的配比，确定在不同应用条件下最佳的方案，使材料的功能不再单一化，这也必将是以后新型生态环境材料的研究趋势。
从制备复合相变材料的方法来说有很多，插层法是制备新型复合材料的其中一种方法，它首先可以追溯到1987年日本丰田中央研究所首次报道利用插层法制备尼龙6/蒙脱土纳米复合材料。
插层法包括很多种类型，但都是通过不同手段将储热相变材料有效的插层到基体材料片层，从而更好的发挥彼此之间的性能，扩大其应用前景。
下面我将对插层法制备复合相变材料进行展开介绍。
2 插层复合相变材料的结构及基体的相关介绍2.1 插层复合相变材料的结构插层法制备复合相变材料，使其具备调温调湿功能，是由具有储热性能的相变材料和具有调湿性能的多孔或片层结构的无机类材料构成，而作为两者复合基体的调湿类材料则需要具有片层结构，这样通过插层法才能更好的使储热相变材料进入到基体内，发挥相应的作用。
类水滑石的性能及研究进展
类水滑石的性能及研究进展摘要：本文主要从结构、性质、制备方法等方面对类水滑石进行概述，了解到类水滑石是一种阴离子型插层复合材料，并具有酸碱性、离子交换性、记忆效应等特性；经多年研究可人工合成，制备方法包括共沉淀法、离子交换法、焙烧还原法、返混沉淀法等；现已广泛应用于环境污染、催化、生物医药领域中。
关键词：类水滑石；插层复合材料1. 类水滑石的概述水滑石是一种阴离子型插层复合材料，是自然界唯一的一种阴离子型粘土。
十九世纪四十年代初，霍赫施泰特中首次发现的天然水滑石片岩的矿物沉积物[1]；再到20世纪前几十年时，人们觉察到了水滑石对某些反应拥具有催化作用，便着手对它的结构及构造进行研究；从上世纪末开始，由于当代化学学科的发展和大型精密仪器的广泛应用，使得人们能够对水滑石的世界继续深化研究，得知水滑石层间阴离子可交换，首先研究将无机阴离子插入水滑石，得到各种类水滑石，近来又研究将有机物，甚至药物插入水滑石得到层间距不同，性能迥异的水滑石类化合物。
也可以应用到催化、环境保护、功能高分子材料等方面。
2. 类水滑石的结构类水滑石化合物(hydrotalcite-like compounds，HTLc)[2]，它的层板由金属氢氧化物构成，层板间是由阴离子和一些结晶水构成的，它是具有层状晶体结构的混合金属氢氧化物，通式为[M2+1-x M3+(OH)]x+][A n-x/n]·mH2O，其中M2+是二价金属阳离子，M3+是三价金属离子，水滑石层板与层间阴离子通过一定的作用形成稳定层状复合结构，层板间的阴离子用来平衡片层所带的剩余正电荷。
水滑石的层板上的离子是Mg2+和Al3+，层板离子可以被大多其他同价离子取代从而形成类水滑石，并且水滑石层间阴离子可交换，既可是无机阴离子碳酸根、硝酸根，也可是在一定的温度和条件下插入有机物比如丙烯酸、氨基酸，从而得到不同性能的插层类水滑石化合物，水滑石的结构如下：图2水滑石的结构3. 类水滑石的性质3.1 酸碱性水滑石的的层板间的金属离子显现一定的酸性，但是层间的羟基又显现出一定的碱性，因此水滑石的酸碱性会因层板上的金属阳离子和层间的阴离子的不同而改变。
【复合材料】先进复合材料及其应用(ACM)
1、机体材料
机体材料主要包括铝合金、钛合金和树脂基复 合材料等，发展重点集中在低成本、高性能的 树脂基复合材料技术。欧洲空中客车飞机中最 显著的先进材料包括铝合金-玻璃纤维混杂复合 材料GLARE，碳纤维复合材料GFRP，芳纶纤 维复合材料AFRP，玻璃纤维复合材料GFRP以 及韧性环氧树脂、双马来醚亚胺树脂和聚酚亚 胺树脂基复合材料等，它们覆盖了航空飞行器 机体的主要面积。
合材料飞机”计划，按该计划，先进复合材料
将占飞机结构总重量的68.5％，使飞机结构重 量减轻35％。在民用飞机上，美国研制的“旅 游者号”全复合材料飞机，其结构材料的90％ 以上采用碳纤维复合材料，结构重量仅为435 千克，载油量达3200千克。该飞机在1986年创 造了不着陆加油连续环球飞行，历时9天，行 程40252千米的世界纪录。
（3）共价型OINC
制备过程中，如在所用聚合物的侧基或主 链未端引入像三甲氧硅基等能与无机组分形成 共价键的基团，应能赋予OINC具有两相共价 交联的优点，明显增强OINC的弹性模量的拉 伸强度。
（4）互穿型有机－无机网络（IPOIN） 近年来发展的一种新工艺，加入交联单体
使交联聚合反应与金属醇盐的水解同步进行， 以形成有机－无机同步互穿网络的方法。其 休战优点是：
2、航天领域中，除了上面提到的碳/碳基复合 材料可作为优良的热防护材料外，先进复合 材料还广泛用作结构材料，如卫星天线及其 支撑结构、太阳能电池翼和外壳、各种受力 骨架、运载火箭壳体、航天飞机舱门等。
ACM在桥梁中的应用
插层复合技术在复合材料制备中的应用
如 Ｅ ／ Ｓ （ Ｐ为 环氧 树脂 ） Ｐ ／ Ｓ （ Ｓ为 聚苯 ＰＬ … Ｅ 、Ｓ Ｌ Ｐ
乙烯 ） 纳米 复合 材料 的制备 。
１ １ １ 插 层 聚合 法 ．．
插层 聚合 法是 指先 将 单 体 分散 插 层 进 入 Ｌ Ｓ片
基 复合 材料 的插 层制 备方 法 和研究 现状 。
料。
聚合物插层法是将聚合 物熔体或溶 液与 Ｌ Ｓ混 合， 利用力化学及热力学作用使 Ｌ 剥离成纳米尺度 ｓ 的 片层 并 均匀地 分散 在 聚合物 基体 中 。根据反 应条 件 的不 同 ， 聚合 物插 层 可 分 为 聚 合物 溶 液 插 层 和 聚 合物熔 融插 层 两种 。
聚合 物溶 液插 层是 指聚 合物 大分 子链借 助 于溶
１ 插层复合技术简介
１ １ 纳米 复 合材 料的 制备 方法 ．
层中 ， 然后原位聚合 ， 利用聚合时放 出的热 ， 克服硅 酸盐片 层 间的库仑 力 ， 其 剥离化学键 的方式相 复合 。按 照 聚合反
应类 型的不 同， 层 聚合 又 可 分 为缩 聚插 层 和 加 插
（． １ 兰州理工大学 石 油化工学院 ，甘肃 兰州 ７ ０ ５ ２ 兰州理工大学 材料科学与工程学院 ， ３０ ０； ． 甘肃 兰州 ７０ ５ ３０ ０）
摘
要 ： 绍 了聚合物／ 介 粘土纳米复合 材料的插 层方法 、 制备原理和 工艺过程 ， 讨 了粘 土表 面改性 的影响 因素 ， 探 概
维普资讯
河 南 化 工 Ｈ Ｎ Ｎ Ｃ Ｅ Ｃ ＬＩ Ｄ Ｓ Ｒ Ｅ Ａ Ｈ ＭＩＡ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
２０ ０ ７年
第２ ４卷
插层 复合 技术 在 复合材 料制备 中的应 用
冯辉霞 ， 一 王 毅 雒和明 张建强 杨瑞成 ， ， ，
层状复合材料
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图2 双金属扎制示意图
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图3 爆炸复合法示意图
14
1-2 层状复合材料分类
复合材料可以按照使用功能、增强相的几何形态或 基体材料的性质进行分类。 按照使用功能要求分为结构复合材料和功能复合材 料；按照基体材料的性质，复合材料分为金属基复 合材料和非金属基复合材料。 按照层状复合材料韧性程度可划分为柔性层状复合 材料和刚性层状复合材料。
3）利用材料物理性能的差异：如利用热膨胀系数不同的材料制作 热敏元件和利用导热和膨胀系数不同复合成的电子封装材料。
4）经济效益：稀贵金属与廉价金属复合以节约稀贵元素或贵金属。
23
结构特点
双层、三层、多层结构，根据需要通过物理结合实现， 层与层之间界面清晰。
Kovar/Cu/Kovar电子封装材料是一种三层结构的层状复合 材料。它的芯是无氧铜，两面复合厚度相同的可伐合金 板。 广义上讲，在显微尺度上具有上述结构的材料也可以称 为层状复合材料，但由于涉及的种类太多，且宏观尺度 上不再具有层状结构，如分子插层复合材料，本课程不 包括这方面的内容。
15
铝塑复合膜板是铝与塑料、牛皮纸纸板经热压或冷压复合而成， 机械性能好，很容易加工成型，形状可以做成板膜，也可以是 罐袋。
高档铝塑、铝纸复合材料已占据了包装和装饰行业相当大的市 场份额，且每年都在大幅递增。 铝塑、铝纸复合材料广泛用于食品、药品、烟草、装饰和化工 等行业的产品包装。
16
（涉及的面广，需要补充学习）
教学：课堂提问与课后作业。
考核：平时成绩30%+期末闭卷考试。
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第1章 绪论
层状复合材料定义 层状复合材料分类 层状复合材料基本特点 层状复合材料应用与发展简介
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第五章 插层复合材料
第五章 插层复合材料
粘土大多数属于2:1型的层状或片状硅酸盐矿物， 主要结构是二维排列的硅氧四面体和二维排列的 铝氧八面体。 比如蒙脱土 的结构：
第五章 插层复合材料
高岭土
高岭土主要由小于2微米的微小片状、管状、叠片 状等高岭石簇矿物组成，理想的化学式为Al2O32SiO2-2H2O，除高岭石簇矿物外，还有蒙脱石、伊利 石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生 。
第五章 插层复合材料
第五章 插层复合材料
5.1 概述
插层复合材料：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。
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。
中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家。远 在3000年前的商代所出现的刻纹白陶，就是以高岭土 制成。江西景德镇生产的瓷器名扬中外，历来有"白 如玉、明如镜、薄如纸、声如罄"的美誉。
第五章 插层复合材料
高岭土的结构是由一层硅氧四面体和一层铝氧八 面体通过共同的氧互相连接形成的一个晶层单元， 所以成为1:1型层状硅酸盐。 高岭土层间距很小，很难插层高分子聚合物，必 须先插层极性聚酰胺类物质，使层间距扩大，再进 行高分子聚合物取代插层，形成复合材料。 高岭土有机插层复合材料的研究还刚刚起步，随 着研究工作的深入，高岭土纳米复合材料的种类、 复合技术、性质及其应用将会更加丰富。
第五章 插层复合材料
膨润土除了含量在85%～90%的蒙脱土外，另 含少量长石、石英、贝得石、方解石等。可呈白
色、含杂质时呈淡绿、灰白、粉红、紫色等色。
可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓 磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至数十 倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。
第五章 插层复合材料
膨润土有很强的阳离子交换性能，可用于除去 食油的毒素、汽油和煤油的净化及废水处理。
第五章 插层复合材料
膨润土(Bentonite)
它最早发现于美国的怀俄明州的古地层中，为黄 绿色的粘土；因加水后膨胀成糊状，后来人们就把 这种性质的粘土，统称为膨润土。 膨润土的主要成份是蒙脱土，是由两层硅氧四面 体中间夹一层铝氧八面体组成的层状粘土矿物。根 据蒙脱石所含的可交换阳离子种类、含量及结晶化 学性质的不同，分为钠基、钙基、镁基、铝（氢） 基等膨润土。
钻探、石油、化工、食品、环保等行业中不断扩展。
据不完全统计，中国目前膨润土产品年产销量约 270万吨，其中用于铸造型砂100～110万吨，用于钻 井泥浆70万吨，用于冶金球团45万吨，用于油脂脱 色（活性白土）20万吨，用于其他20～30万吨 。
第五章 插层复合材料
蒙脱土为细小鳞片状， 最简单的化学成分是Al2O3· 4SiO2· 3H2O
③复合材料能够保持低应力条件下较好的尺寸稳定性。
第五章 插层复合材料
④具有较高的热形变温度 ⑤热塑性插层纳米复合材料具有再生性，并且再生
的复合材料能够获得进一步增强的力学性能。
⑥复合材料因分散有纳米级片层材料，因而具有光
滑的表面结构。
注：不同的插层主体还可赋予复合材料不同的功能
特性，硅酸盐片层具有阻隔性、纳米石墨具有导电
第五章 插层复合材料
③可以进行离子交换，以便调节粘土的表面化学特 性。 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。
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。
第五章 插层复合材料
插层复合材料的特点： ①粘土的含量一般<5%，复合材料的力学性能已有很 大提高。
传统的增强材料白炭黑、炭黑、轻质碳酸钙的填充量却要达到 20%～60%。
②纳米粘土片层具有高度一致的结构和各向异性，提 高了复合材料对溶剂分子和气体分子的阻隔性、抗静 电性和阻燃性。
第五章 插层复合材料
制备纳米复合材料的粘土所需具备的特殊性质： ①粘土是层状的矿物。
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。
这种片层晶体具有的畸变、缺陷和断键等形成更 多的断面，导致较高的物理、化学活性，具有显著 的吸附性能。
第五章 插层复合材料
②粘土的纯度 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9、悬浮和造 浆性，可用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火)，可在造 纸工业中做填料，以及优化涂料的性能，如附着力、 遮盖力、耐水性、耐洗刷性等。
由于有很好的粘结力，还可代替淀粉用于纺织工 业中的纱线上浆，既节粮，又不起毛，浆后还不发 出异味。
第五章 插层复合材料
自1920年美国开始应用膨润土代替一般粘土，用 作铸造型砂粘结剂以来，其应用领域在机械、冶金、
第五章 插层复合材料
蒙脱土离子交换的规律：
①浓度高的阳离子优先 ②浓度相同的情况下，离子价数高的优先 ③浓度相同、离子价数相同的情况下，离子半径大的优先
性。
第五章 插层复合材料
5.2 粘土
粘土的主要成分是粘土矿物，是一类颗粒极细、 粒度一般在2μm以下的具有层状结晶的硅酸盐。 膨润土就是以蒙脱土为主要组分的粘土，它的 物理化学性质和工艺技术性能以及使用价值主要 取决于所含蒙脱土的属性和相对含量等。 粘土的种类：高岭土、蒙脱土、伊利土、凸凹 棒石、海泡石（沸石）等。
第五章 插层复合材料
④粘土稳定性好 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。 以蒙脱土为代表的粘土对有机聚合物的作用不仅 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。