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聚烯烃粘土纳米复合材料研究进展-【新闻】

发布时间:2021-05-28 16:18:15 阅读: 来源:疏水阀厂家

聚烯烃/粘土纳米复合材料研究进展

【新材料资讯】聚烯烃是一类综合性能优良、应用十分广泛的通用树脂。由于其具有众多的优良特性,其发展十分迅速、应用十分普遍。而粘土作为我国范围内来源丰富、价格低廉等优点也成为科学界研究的目标之一。本文对聚烯烃/粘土纳米复合材料的发展进行了简单的总结。

1.聚烯烃

聚烯烃是一类由烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到高分子化合物。由于其加工简单、生产能耗低、原料来源丰富等特点,发展十分迅速,在合成树脂和塑料中所占的比例逐年增加。按体积计,聚烯烃树脂已超过钢铁,成为人类不可缺少的一类材料。但其性能方面也存在不足与缺点:比如与工程塑料相比抗撕裂强度小、硬度小;耐摩擦、耐热、耐燃性能差;抗化学、抗环境药品性能差等。为了进一步提高材料的性能,对其进行改性,不仅具有很高学术价值,而且为传统产品的提档更新带来划时代的意义。因此,解决现有聚烯烃材料存在的各项问题,研究和开发性能更好、技术更先进、成本更低、且不会造成环境污染的聚烯烃新技术是21世纪石油化工的重要目标。当今学术界中,通用塑料的工程化研究已成为高分子材料研究的方向之一,在这一领域中采用的首选方法就是聚烯烃塑料的填充改性。在聚烯烃中加入填充剂可以提高材料的机械性能,改善其加工性能,同时也能降低成本。

2.纳米复合材料

纳米复合材料这一概念是1984年由Roy首次提出来的。它是指复合物的分散相至少有一相的一维尺寸达到纳米级(1~100nm)的材料。近年来,纳米复合材料的发展迅速,被称为“21世纪最有前途的材料之一”,受到了科技界的普遍关注,从而形成了纳米复合材料研究的热潮。纳米复合材料的研究在金属和陶瓷领域开展的比较广泛和深入,而聚合物纳米复合材料的研究起步较晚,但近年来发展迅速,引起高分子科学领域的广泛关注。

3.聚合物纳米复合材料

聚合物纳米复合材料是以聚合物为基体(连续相)、无机粒子以纳米尺度(小于100nm)分散于基体中的新型高分子复合材料。与传统复合材料相比,由于纳米粒子带来的纳米效应和纳米粒子与基体间的界面相互作用,聚合物纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学性能,为制备高性能、多功能的新一代复合材料提供了可能。

依据复合材料各成分(层状硅酸盐、有机阳离子及聚合物基体)本身的特点及复合材料的制备方法,可制得3种类型的复合材料:当聚合物不能插入到层状硅酸盐片层之间,就得到相分散的复合材料,即传统的“微观复合材料”,当聚合物链插入到层状硅酸盐片层之间形成一种聚合物/层状硅酸盐交替有序的多层形态,即得到“插层型纳米复合材料”,而当层状硅酸盐片层完全均匀分散在连续的聚合物基体中,就得到“剥离型纳米复合材料”。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)两种技术可以辨别插层型和剥离型两种结构的纳米复合材料,剥离型纳米复合材料的特征是无XRD衍射峰,这或者是由于层状硅酸盐层间距太大,或者是层状硅酸盐片层完全无序,TEM可以观察复合材料的形态,尤其是观察层状硅酸盐片层完全无序的结构。除了上述两种结构明确的纳米复合材料外,另一类中间结构是介于插层型和剥离型纳米复合材料之间,即同时存在插层结构和剥离结构,通常这种结构的复合材料的XRD衍射峰变宽,因此必需结合TEM来判定复合材料总体的结构。

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