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
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
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
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
✓ 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.
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
➢ In-situ intercalation polymerization
to intercalate the monomer and then take advantage of the host’s oxidising properties to induce polymerization
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)
✓ 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
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
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
/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
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
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。