1、1思考题(1)尼龙尼龙6与蒙脱土的复合与蒙脱土的复合(2)聚苯胺与蒙脱土的复合聚苯胺与蒙脱土的复合2方法方法1 1：a a、插层剂膨胀化处理（氨基酸）；、插层剂膨胀化处理（氨基酸）；b b、单体插层，原位聚合反应。、单体插层，原位聚合反应。钠基钠基MMTMMT置于去离子水中搅拌使之均匀分散，同时加入置于去离子水中搅拌使之均匀分散，同时加入插层剂（氨基酸）制备插层剂（氨基酸）制备o-MMTo-MMT，再将，再将o-MMTo-MMT与单体熔融混合，与单体熔融混合，加入引发剂在加入引发剂在260260C C 下进行开环聚合制得下进行开环聚合制得PA6/o-MMTPA6/o-MMT纳米复纳米复合材料。
2、合材料。1、尼龙、尼龙6与蒙脱土的复合方法与蒙脱土的复合方法3方法方法2 2：直接利用己内酰胺做插层剂。直接利用己内酰胺做插层剂。（1 1）单体在水存在的情况下水解，生成单体在水存在的情况下水解，生成6-6-氨氨基己酸；插层进入蒙脱土片层间。基己酸；插层进入蒙脱土片层间。（2 2）再加入引发剂和己内酰胺在）再加入引发剂和己内酰胺在260260C C 下，进下，进行开环聚合。行开环聚合。42、聚苯胺与蒙脱土的复合、聚苯胺与蒙脱土的复合u插层剂：苯胺单体或苯二胺单体插层剂：苯胺单体或苯二胺单体u再在过硫酸铵等引发剂作用下，加单体苯胺进行聚合再在过硫酸铵等引发剂作用下，加单体苯胺进行聚合514.聚合
3、物/层状硅酸盐纳米复合材料 制备方法6 日本丰田研究院报到了用插层聚合方法制备了日本丰田研究院报到了用插层聚合方法制备了尼龙尼龙/MMT/MMT纳米复合材料，实现了无机纳米相的均匀分散，层纳米复合材料，实现了无机纳米相的均匀分散，层间距达到间距达到20nm20nm，且无机相和有机相间发生强界面作用和自组，且无机相和有机相间发生强界面作用和自组装。装。和常规的尼龙和常规的尼龙/MMT/MMT填充复合材料相比，拉伸强度、填充复合材料相比，拉伸强度、弹性模量、热变形温度提高了近一倍，吸水率、热膨胀系数弹性模量、热变形温度提高了近一倍，吸水率、热膨胀系数大大变小。大大变小。由此引起了世界对聚合物纳米复
4、合材料的特别由此引起了世界对聚合物纳米复合材料的特别关注，研究工作异常活跃。关注，研究工作异常活跃。7存在几个方面的问题存在几个方面的问题最初研究存在几个方面的问题：最初研究存在几个方面的问题：单体进入层间困难；单体进入层间困难；聚合物和黏土片层结合力弱；聚合物和黏土片层结合力弱；溶液插层时层间距增加很少；溶液插层时层间距增加很少；MMTMMT在在PEPE中分散不理想，中分散不理想，大多数片层并不是单一分散，而大多数片层并不是单一分散，而是溶胀层堆积在一起。是溶胀层堆积在一起。8聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料（PLSN）制备方法 思路：思路：天然天然MMTMMT是亲水的，而大多数聚合物是疏水的
5、，两者是亲水的，而大多数聚合物是疏水的，两者之间缺乏亲和力，难以混合均匀。之间缺乏亲和力，难以混合均匀。要进行有机化处理，呈亲油性要进行有机化处理，呈亲油性;再进一步与单体或聚合物熔体（溶液）反应再进一步与单体或聚合物熔体（溶液）反应;与与单体聚合或聚合物熔体（溶液）混合的过程中单体聚合或聚合物熔体（溶液）混合的过程中剥离剥离为纳米尺寸为纳米尺寸的层状结构的层状结构 均匀分散于聚合物基体中，从而形成纳米级复合材料。均匀分散于聚合物基体中，从而形成纳米级复合材料。910插层方式单体聚合物插层聚合法聚合物插层11一、一、插层聚合法（插层聚合法（intercalation polymerizatio
6、nintercalation polymerization）单体分散、插层进入层状硅酸盐片层单体分散、插层进入层状硅酸盐片层原位聚合原位聚合聚合放热，克服硅酸盐片层间的库伦力，剥离层状硅酸盐聚合放热，克服硅酸盐片层间的库伦力，剥离层状硅酸盐硅酸盐片层与聚合物基体以纳米尺度相复合硅酸盐片层与聚合物基体以纳米尺度相复合 12u插层聚合法可分为插层聚合法可分为 本体插层聚合本体插层聚合 溶液插层聚合溶液插层聚合例：例：PP/MMTPP/MMT的溶液插层聚合：的溶液插层聚合：首先烷基铵盐将黏土有机化，首先烷基铵盐将黏土有机化，然后在有机黏土表面负载然后在有机黏土表面负载PPPP聚合的催化剂聚合的催化剂
7、Ziegler-Ziegler-NattaNatta催化剂；催化剂；用正庚烷为溶剂，进行溶液原位插层聚合。用正庚烷为溶剂，进行溶液原位插层聚合。13二、聚合物插层法二、聚合物插层法聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合利用动力学或者热力学作用使层状硅酸盐利用动力学或者热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层剥离成纳米尺度的片层纳米片层均匀分散在聚合物基体中。纳米片层均匀分散在聚合物基体中。14聚合物插层法聚合物插层法分为两种分为两种 溶液插层溶液插层 熔融插层熔融插层15溶液插层：溶液插层：聚合物分子链在溶液中借助溶剂作聚合物分子链在溶液中借助溶剂作用插层进入用插层
8、进入MMTMMT的层间；的层间；再挥发掉溶剂。再挥发掉溶剂。u需要合适的溶剂来同时溶解聚合物和分散需要合适的溶剂来同时溶解聚合物和分散MMT，而，而且大量溶剂不易于回收，对环境不利。且大量溶剂不易于回收，对环境不利。u目前能较好的用于溶液插层的聚合物大多数为极性目前能较好的用于溶液插层的聚合物大多数为极性聚合物。如聚合物。如尼龙、聚酰亚胺和聚氨酯尼龙、聚酰亚胺和聚氨酯等。等。16熔融插层熔融插层:使聚合物在高于其软化温度下加热，在使聚合物在高于其软化温度下加热，在静止条件或剪切力作用下直接插层进入静止条件或剪切力作用下直接插层进入MMT层间。层间。17实验表明实验表明u不同方法得到的微结构是否
9、相同？不同方法得到的微结构是否相同？聚合物熔融插层、聚合物溶液插层和单体聚合插聚合物熔融插层、聚合物溶液插层和单体聚合插层所得到的复合材料具有相同的结构。层所得到的复合材料具有相同的结构。u哪种方法简便？哪种方法简便？熔融插层没有使用溶剂，工艺简单，并且可以减少熔融插层没有使用溶剂，工艺简单，并且可以减少对环境的污染，因而具有很大的应用前景。对环境的污染，因而具有很大的应用前景。uPPPP、PEPE等热塑性塑料均可用熔融插层法制备其与等热塑性塑料均可用熔融插层法制备其与MMTMMT的纳米复的纳米复合材料。合材料。18插层聚合制备插层聚合制备PLSPLS纳米复合材料示意图纳米复合材料示意图溶液插
10、层制备溶液插层制备PLSPLS纳米复合材料示意图纳米复合材料示意图熔融插层制备熔融插层制备PLSPLS纳米复合材料示意图纳米复合材料示意图19三、插层过程的理论分析三、插层过程的理论分析 聚合物大分子链对黏土的插层及层间聚合物大分子链对黏土的插层及层间的膨胀过程是否能够进行，取决于什么？的膨胀过程是否能够进行，取决于什么？p 插层过程热力学分析：插层过程热力学分析：取决于整个系统的热力学函数的变化：取决于整个系统的热力学函数的变化：GG是否小于是否小于0 0只有当只有当G0G0时，此过程才能自发进行。时，此过程才能自发进行。20（1 1）等温过程）等温过程对于等温过程，关系如下：对于等温过程，
11、关系如下：G=H-TS，要使要使G0，则需满足以下关系则需满足以下关系 HTSHTS21放热过程：（a）H0；（b）HTS0。吸热过程：（c）0HTSHTS？u关键因素：H 体积保持不变，所以：|H|在数值上等于内能（E），即关键是聚合物与黏土片层之间的相互作用。22例：单体插层自由基原位聚合制备纳米复合材料例：单体插层自由基原位聚合制备纳米复合材料分析：分析：该过程分为两个步骤该过程分为两个步骤 单体插层单体插层 原位聚合原位聚合 单体插入蒙脱土片层之间，受到约束，并使层间单体插入蒙脱土片层之间，受到约束，并使层间距增大，整个体系的熵变为负值。距增大，整个体系的熵变为负值。因此若要满足因此若
12、要满足HTSHTS，则必须满足，则必须满足HTS0HTS0。也就是说聚合物单体与蒙脱土之间应该有也就是说聚合物单体与蒙脱土之间应该有强烈的相互作用强烈的相互作用，放出的热量足以补偿体系熵值的减小。，放出的热量足以补偿体系熵值的减小。23例：单体插层自由基原位聚合制备纳米复合材料例：单体插层自由基原位聚合制备纳米复合材料原位聚合这一过程，单体聚合成高分子，同时由于聚原位聚合这一过程，单体聚合成高分子，同时由于聚合物在蒙脱土层间受限，因而整个体系的熵值减少。合物在蒙脱土层间受限，因而整个体系的熵值减少。这样就同样必须满足这样就同样必须满足HTS0HTS0。其中。其中HH应该包应该包括括聚合物热、高
13、分子链与蒙脱土的相互作用及蒙脱土的聚合物热、高分子链与蒙脱土的相互作用及蒙脱土的晶格能晶格能。可见，聚合物单体及分子链与硅酸盐片层之间的相可见，聚合物单体及分子链与硅酸盐片层之间的相互作用越强，则纳米复合材料的制备就越容易。互作用越强，则纳米复合材料的制备就越容易。24（2）插层方式的热力学分析u大分子熔体直接插层大分子熔体直接插层u大分子溶液直接插层大分子溶液直接插层u单体熔融插层原位本体聚合单体熔融插层原位本体聚合u单体溶液插层原位溶液聚合单体溶液插层原位溶液聚合25大分子熔体直接插层大分子熔体直接插层 工艺流程工艺流程热塑性树脂有机黏土熔融机械混合退火处理纳米复合材料起始状态：聚合物熔体
14、和有机黏土起始状态：聚合物熔体和有机黏土终结状态：纳米复合材料终结状态：纳米复合材料26u 插入层间的高分子链状态：插入层间的高分子链状态：起始：无规线团构象起始：无规线团构象终结：转变为受限的准二维空间的受限链构象终结：转变为受限的准二维空间的受限链构象 所以所以S0S0。u链的柔顺性越大，导致链的柔顺性越大，导致SS的负值越大。的负值越大。u自发的进行，必须按照放热过程（自发的进行，必须按照放热过程（b b）进行，满足）进行，满足 HTS0HTS027u大分子链与有机黏土之间的相互作用程度大分子链与有机黏土之间的相互作用程度是决定插层成功与是决定插层成功与否的关键因素。否的关键因素。u两者
15、之间的相互作用必须两者之间的相互作用必须强于强于两个组分自身的内聚作用。两个组分自身的内聚作用。u相互作用产生的焓变相互作用产生的焓变补偿补偿插层过程中聚合物分子链熵的损失插层过程中聚合物分子链熵的损失u另外，另外，S0S0，升高温度，升高温度不利于不利于插层过程的进行。应尽量选择插层过程的进行。应尽量选择在仅略高于聚合物软化点的温度下制备纳米复合材料。在仅略高于聚合物软化点的温度下制备纳米复合材料。HTS0HTS0因此，此过程由焓变决定因此，此过程由焓变决定28大分子溶液直接插层大分子溶液直接插层u溶剂小分子进入层间：溶剂小分子进入层间：SS1 100；需满足需满足HH1 1TSTS1 10
16、00，只要满足放热过程中，只要满足放热过程中HH2 200，或吸，或吸热过程中热过程中0H0H2 2TSTS2 2的两个条件之一，插层就会自的两个条件之一，插层就会自发进行。发进行。包含两个过程包含两个过程：溶剂小分子进入层间溶剂小分子进入层间与与聚合物大分子置换小分子聚合物大分子置换小分子29大分子溶液直接插层大分子溶液直接插层u溶剂的选择很重要：溶剂的选择很重要：既要溶解聚合物，又要对有机阳离子有一定既要溶解聚合物，又要对有机阳离子有一定的溶的溶 剂化作用剂化作用u温度影响：温度影响：溶剂插层时低温，聚合物大分子插层时较高溶剂插层时低温，聚合物大分子插层时较高温度温度30 单体熔融插层原位
17、聚合单体熔融插层原位聚合过程：过程：u单体插层，单体插层，SS1 1 S S1 1 0 0，插层成功取决于单体和有机阳离子的相，插层成功取决于单体和有机阳离子的相互作用互作用u层间及外部的原位本体聚合，层间及外部的原位本体聚合，SS2 2？，？，HH2 2？SS2 200，HH2 200，能满足，能满足 HH2 2TSTS2 200 升温不利于两个过程的插层，反应温度要选择适中。升温不利于两个过程的插层，反应温度要选择适中。31单体溶液插层原位溶液聚合单体溶液插层原位溶液聚合（1 1）溶剂小分子和聚合物单体插层）溶剂小分子和聚合物单体插层 过程过程SS1 100（为啥？）（为啥？）溶剂对有机阳
18、离子及单体的溶剂化作用（溶剂对有机阳离子及单体的溶剂化作用（选择溶剂重要选择溶剂重要）溶剂对单体溶剂化作用要大于对有机阳离子的溶剂化作用溶剂对单体溶剂化作用要大于对有机阳离子的溶剂化作用（2 2）原位溶液聚合）原位溶液聚合 SS2 200（分子链增长），放热（分子链增长），放热HH2 200，能满足能满足HH2 2TSTS2 20 0 聚合反应释放大量的能量，使不断增长的分子链达到插层目聚合反应释放大量的能量，使不断增长的分子链达到插层目的。的。32单体溶液插层原位溶液聚合单体溶液插层原位溶液聚合聚烯烃和蒙脱土（聚烯烃和蒙脱土（MMTMMT）的复合用大分子熔体插层）的复合用大分子熔体插层技术很
19、困难的！技术很困难的！因为聚烯烃和有机阳离子的作用太弱，转而采用因为聚烯烃和有机阳离子的作用太弱，转而采用原位聚合插层技术。原位聚合插层技术。33四种过程需要根据实际情况来选择！34四、聚合物四、聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构和分层状硅酸盐纳米复合材料的结构和分类类 1 1、微结构：u普通型（普通型（ConventionalConventional）：）：材料中黏土片层紧密堆材料中黏土片层紧密堆积，分散相状态为大尺寸的颗粒状，无聚合物插层积，分散相状态为大尺寸的颗粒状，无聚合物插层35u插层型（插层型（IntercalatedIntercalated）：间距在）：间距在14nm14nm之
20、间，插入的都之间，插入的都是单层聚合物分子链。黏土颗粒是单层聚合物分子链。黏土颗粒“近程有序，远程无序近程有序，远程无序”的的层状堆积的骨架结构。层状堆积的骨架结构。36u剥离型剥离型 (Exfoliated)(Exfoliated)：层间结合力被破坏，单个片层：层间结合力被破坏，单个片层（1nm1nm）分散在聚合物基体之中，黏土分散程度接近于分子）分散在聚合物基体之中，黏土分散程度接近于分子水平，实现了纳米尺度的均匀混合。使聚合物基体的各项性水平，实现了纳米尺度的均匀混合。使聚合物基体的各项性能指标有大幅度的提高。剥离型能指标有大幅度的提高。剥离型PLSNPLSN一般只能用单体插层原一般只能
21、用单体插层原位聚合的方法制备得到。位聚合的方法制备得到。372 2、结构研究方法、结构研究方法（1 1）、电子透射电镜观察）、电子透射电镜观察（TEMTEM）观察微观结构的重观察微观结构的重要手段。要手段。对复合材料切片，在电镜对复合材料切片，在电镜下观察。直接观察、费时、下观察。直接观察、费时、昂贵昂贵38（2 2）广角）广角X X射线衍射（射线衍射（WAXDWAXD）并不是一种十分灵敏的微观结构测定技术。并不是一种十分灵敏的微观结构测定技术。WAXDWAXD谱图一般谱图一般只是简单的将纳米复合材料归结为插层和剥离两种结构，只是简单的将纳米复合材料归结为插层和剥离两种结构，而不是观察实际的微
22、观结构。而不是观察实际的微观结构。比较直观、便宜、迅速。比较直观、便宜、迅速。（3 3）小角）小角X X射线散射（射线散射（SAXSSAXS）能观察较大尺度上的结构细节。（几百个能观察较大尺度上的结构细节。（几百个nmnm以上）以上）（4 4）扫面电子显微镜（）扫面电子显微镜（SEMSEM）观察断口，根据断口的形貌，可以分析黏土在基体中的分布。观察断口，根据断口的形貌，可以分析黏土在基体中的分布。39五、制备实例401、聚酰胺、聚酰胺/黏土纳米复合材料黏土纳米复合材料 在聚酰胺之中，最重要的品种为尼龙在聚酰胺之中，最重要的品种为尼龙6和尼龙和尼龙66，大约大约占聚酰胺总量的占聚酰胺总量的90%
23、左右。美国尼龙左右。美国尼龙66居多，日本和西欧尼居多，日本和西欧尼龙龙6居多。居多。其他品种有尼龙其他品种有尼龙46，尼龙，尼龙69、尼龙、尼龙610，尼龙，尼龙612，尼龙，尼龙11，尼龙，尼龙12、无定形尼龙和、无定形尼龙和PPA（对苯二甲酸）等。由于汽（对苯二甲酸）等。由于汽车发动机箱内聚酰胺部件需求量的增加，其原材料己内酰车发动机箱内聚酰胺部件需求量的增加，其原材料己内酰胺、己二酸和己二胺的供应紧俏，是目前世界上关注较多胺、己二酸和己二胺的供应紧俏，是目前世界上关注较多的树脂之一。的树脂之一。41(A)(A)两步法：两步法：a a、插层剂膨胀化处理（氨基酸）；、插层剂膨胀化处理（氨基
24、酸）；b b、单体插层，原位聚合反应。、单体插层，原位聚合反应。钠基钠基MMTMMT置于定量的去离子水中搅拌使之均匀分散，同时置于定量的去离子水中搅拌使之均匀分散，同时加入插层剂制备加入插层剂制备o-MMTo-MMT，再将，再将o-MMTo-MMT与单体熔融混合，加入引与单体熔融混合，加入引发剂在发剂在260260C C 下进行开环聚合制得下进行开环聚合制得PA6/o-MMTPA6/o-MMT纳米复合材料。纳米复合材料。缺点：设备的增加缺点：设备的增加能量和时间耗得多能量和时间耗得多 有机黏土与单体混合体系的流动性不佳。有机黏土与单体混合体系的流动性不佳。（1 1）利用合成黏土原位聚合制备）利
25、用合成黏土原位聚合制备PA/PA/层状硅酸盐纳米复合层状硅酸盐纳米复合材料（最早制备的）材料（最早制备的）42(B)(B)一步法：一步法：直接利用己内酰胺做插层剂。单体在水存在的情况下水直接利用己内酰胺做插层剂。单体在水存在的情况下水解，生成解，生成6-6-氨基己酸。再和己内酰胺加聚反应。氨基己酸。再和己内酰胺加聚反应。u实质是单体渗入到黏土层状层间活性中心附近的纳米级反应实质是单体渗入到黏土层状层间活性中心附近的纳米级反应器中，进行定量原位聚合，实现了纳米相的分散和自组装排器中，进行定量原位聚合，实现了纳米相的分散和自组装排列，从而达到纳米水平上的材料设计。列，从而达到纳米水平上的材料设计。
26、43（2 2）熔融插层制备）熔融插层制备PA/PA/层状硅酸盐纳米复合材料（工艺简层状硅酸盐纳米复合材料（工艺简单）单）将将o-MMTo-MMT和聚合物熔体和聚合物熔体混合，利用外力或聚合物与片层间的相混合，利用外力或聚合物与片层间的相互作用，使聚合物插入互作用，使聚合物插入MMTMMT片层或使其剥离。片层或使其剥离。插层剂：烷基铵盐，链长大于插层剂：烷基铵盐，链长大于8 8个个C C。双螺杆挤出机挤出双螺杆挤出机挤出造粒造粒成型成型442.PET/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐纳米复合材料u聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETPET）食品和饮料的的包装材食品和饮料的的包装材料
27、。料。但对氧气和二氧化碳的阻但对氧气和二氧化碳的阻隔性能却不够理想，这限制了隔性能却不够理想，这限制了PETPET的应的应用范围，如啤酒、葡萄酒和多种果汁，用范围，如啤酒、葡萄酒和多种果汁，此类商品中富含多种蛋白质、维生素此类商品中富含多种蛋白质、维生素与纤维素等有机成分，对氧气非常敏与纤维素等有机成分，对氧气非常敏感，过多的氧气会使其中的营养成分感，过多的氧气会使其中的营养成分很快氧化变质而失去饮用价值。很快氧化变质而失去饮用价值。4546气液阻隔性47PET/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐纳米复合材料48uMMTMMT的预处理方式有两种：的预处理方式有两种：MMTMMT与极性的聚乙烯基吡
28、咯烷酮（与极性的聚乙烯基吡咯烷酮（PVPPVP）、聚乙烯醇）、聚乙烯醇（PVAPVA）先共混，再和乙二醇（）先共混，再和乙二醇（EAEA）形成悬浮液）形成悬浮液 MMTMMT与烷基铵盐插层剂，再和乙二醇（与烷基铵盐插层剂，再和乙二醇（EAEA）形成悬浮）形成悬浮液。液。49（1 1）原位聚合）原位聚合 （a a）直接酯化法：先将芳香族二元酸和二元醇按）直接酯化法：先将芳香族二元酸和二元醇按比例混合，加入有机化处理的比例混合，加入有机化处理的o-MMTo-MMT乙二醇悬浮液，同乙二醇悬浮液，同时加入反应催化剂，在一定温度和压力下进行酯化反应，时加入反应催化剂，在一定温度和压力下进行酯化反应，缩聚
29、、减压升温并抽真空，制得缩聚、减压升温并抽真空，制得PET/MMTPET/MMT纳米复合材料。纳米复合材料。50（b b）间接酯化法：先将芳香族二元酸和二元醇按比例）间接酯化法：先将芳香族二元酸和二元醇按比例混合，加入酯交换催化剂，在一定温度下酯交换，再加混合，加入酯交换催化剂，在一定温度下酯交换，再加入有机化处理的入有机化处理的MMTMMT乙二醇悬浮液，同时加入缩聚催化乙二醇悬浮液，同时加入缩聚催化剂，反应体系减压升温并保持一定的时间，制得剂，反应体系减压升温并保持一定的时间，制得PET/MMTPET/MMT纳米复合材料。纳米复合材料。51（2）熔体插层制备PET/黏土纳米复合材料问题：问题
30、：MMTMMT在熔体中的均匀分散难度大。实现插层和剥离比在熔体中的均匀分散难度大。实现插层和剥离比较困难。目前做的比较好的公司是美国的较困难。目前做的比较好的公司是美国的Southern Southern ClayClay公司，他们能提供用于公司，他们能提供用于PETPET插层的插层的MMTMMT。52小分子、低聚物的物理吸附在片层上，扩张层间距，再和小分子、低聚物的物理吸附在片层上，扩张层间距，再和PETPET共混加工。共混加工。PEGPEG、对苯二甲酸乙二醇酯（、对苯二甲酸乙二醇酯（BHETBHET）应用应用 NanocorNanocor公司和公司和EastmanEastman公司制造纳米
31、公司制造纳米PETPET瓶时，主要瓶时，主要采取三层夹心的结构，两侧为采取三层夹心的结构，两侧为PETPET，中心是一层，中心是一层PA6/MMTPA6/MMT纳纳米复合材料，能进一步增强氧气和二氧化碳的阻隔性能。米复合材料，能进一步增强氧气和二氧化碳的阻隔性能。（3）利用聚酯低聚物插层制备）利用聚酯低聚物插层制备PET/MMT纳米复合材料纳米复合材料533 3、PP/PP/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐纳米复合材料uPPPP是应用非常广泛的通用塑料品种。是应用非常广泛的通用塑料品种。u韧性较差、低温性能不好、耐热性不高。韧性较差、低温性能不好、耐热性不高。u改性用得比较多的有玻璃纤维、改性
32、用得比较多的有玻璃纤维、CaCOCaCO3 3、SiOSiO2 2或滑石或滑石粉等填充材料对粉等填充材料对PPPP填充改性、或对填充改性、或对PPPP基体进行接枝基体进行接枝改性等。改性等。uMMTMMT表面有羟基，与表面有羟基，与PPPP相容性差。相容性差。54（1 1）插层聚合法制备）插层聚合法制备u 烷基胺处理烷基胺处理-吸附催化剂吸附催化剂-单体单体聚合聚合u 反应介质：反应介质：甲苯或己烷等。甲苯或己烷等。u 容易得到剥离型的容易得到剥离型的PP/PP/层状硅酸盐纳米复层状硅酸盐纳米复合材料合材料55（2 2）熔融插层法制备）熔融插层法制备u如果能用熔融插层的方法来得到如果能用熔融插
33、层的方法来得到PLSNPLSN纳米复合材料将是非纳米复合材料将是非常有意义的。常有意义的。方便、灵活的制备方法、成本降低。方便、灵活的制备方法、成本降低。uPPPP、PEPE极性弱，与极性弱，与MMTMMT之间的相容性差，不容易发生插层。之间的相容性差，不容易发生插层。u改性：一是增加改性：一是增加PPPP极性，在分子链上引入极性基团；二是极性，在分子链上引入极性基团；二是尽量降低粘土的极性；三是添加相容剂。尽量降低粘土的极性；三是添加相容剂。56uPPPP的化学改性：马来酸酐（的化学改性：马来酸酐（MAMA）接枝）接枝PPPPu相容剂：相容剂：PP-g-MAPP-g-MA低聚物（最先使用）；
34、直接用低聚物（最先使用）；直接用PP-g-MAPP-g-MA与与有机土共混也可。有机土共混也可。u膨胀剂：环氧单体或聚二甲基硅氧烷（膨胀剂：环氧单体或聚二甲基硅氧烷（PDMSPDMS）作膨胀剂，）作膨胀剂，得到插层或剥离的得到插层或剥离的PP/PP/层状硅酸盐纳米复合材料层状硅酸盐纳米复合材料 主要是以使用得较多的相容剂主要是以使用得较多的相容剂PP-g-MA来改善插层。来改善插层。而使用极性的相容剂接枝而使用极性的相容剂接枝PPPP往往会使往往会使PPPP分子链由于氧化作用分子链由于氧化作用而降解，导致性能下降，还会很大程度的影响制品的外观。而降解，导致性能下降，还会很大程度的影响制品的外观
35、。57六、应用前景展望58PLSNPLSN性能特点性能特点需要填料少，（小于需要填料少，（小于5%5%）就可使复合材料具有相当高的强度、）就可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能。常规的比此多弹性模量、韧性及阻隔性能。常规的比此多3535倍的填充量。各倍的填充量。各项性能还不能兼顾。所以比常规填充体系质量轻，成本也有所项性能还不能兼顾。所以比常规填充体系质量轻，成本也有所下降。下降。性价比高性价比高优良的热稳定性和尺寸稳定性优良的热稳定性和尺寸稳定性其力学性能有望优于纤维聚合物体系。因为其力学性能有望优于纤维聚合物体系。因为MMTMMT可以在二维上起可以在二维上起到增强作用。到增强作用。优异的阻隔性能。片层平面取向，大大延长了气液迁移的距离优异的阻隔性能。片层平面取向，大大延长了气液迁移的距离
