纳米材料的优势及未来发展趋势     DATE: 2019-11-07 13:36

  蒙脱土纳米复合材料是当今众多无机纳米粒子改性复合材料中最有潜力的一类纳米复合材料。由于蒙脱石具有独特的层状一维纳米结构特性,形态特性,层间具有可设计的反应性,超大的比表面积(750m厚比。这种纳米结构和形态特性不同于其他二维、三维无机纳米粒子,从而赋予聚合物蒙脱石复合材料以一些优异的机械性能,热性能,功能性能和其他的物理性能。已有的实践结果表明聚合物蒙脱石纳米复合材料,机械性能明显提高,例如拉伸强度,弯曲强度提高20-50%,模量提高1-2倍;摩擦系数,耐磨性提高1倍。热变形温度,结晶聚合物(如PA)提高80-90℃,非结晶聚合物提高10-30℃;热膨胀系数减少约40%,材料的吸湿速度降低50%,尺寸稳定性提高提高2-5倍;水蒸气、O2、CO2紫外光透过率降低到15;热释放速度明显延缓,阻燃性显著提高,熔融流动性增加,成型收缩率降低,加工性能改善;复合材料的比重与单一聚合物相近,比常规无机填料改性的聚合物比重降低20-30%。材料的透光性也有不同程度的提高。因此聚合物蒙脱石纳米复合材料成为新一代高阻隔性包装材料,高强度轻量化工程材料,高阻燃绝缘电器材料和抗疲劳高性能弹性体材料。

  聚合物/蒙脱石纳米复合材料性能改善的程度,决定于层状蒙脱石在聚合物连续相中纳米级尺寸剥离,分散状态,只有层状蒙脱石晶片在聚合物中充分剥离,均匀分散,才能获得高性能的复合材料。蒙脱石在聚合物中的剥离状态,直接决定于所用蒙脱石的品质和剥离,分散复合处理方法,两者缺一不可。剥离分散复合处理,在原位聚合改性中,包括蒙脱石在单体中的分散,聚合条件的优化;在熔融挤出改性中,包括熔融挤出条件优化,相容剂、桥联剂的选择和挤出机结构优化。因此,提供一种高品质聚合物级蒙皂石粘土和选用有效的剥离分散蒙皂石粘土的复合改性方法,是获得高性能复合材料的两个根本环节。

  聚合物级纳米蒙脱石选用白色,电荷密度适中的蒙脱石矿物,经多级提纯、剥片,制得高纯度大径厚比蒙脱石,选用多种扩层剂充分有机化改性,以适应不同极性,不同结构的聚合物改性。例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、环氧树脂等热塑性、热固性聚合物和丁腈胶、三元乙丙胶等弹性体聚合物材料改性。

  层状硅酸盐纳米复合材料具有优异的阻隔性能,层状硅酸盐纳米复合材料,既可以实现对水和有机溶剂的阻隔,又可以很好地阻隔空气中的氧气、二氧化碳等气态物质。近年来的bt365体育在线投注表明层状纳米硅酸盐大的长径比和层状硅酸盐剥离为层状薄片,特别是硅酸盐的剥离是阻止液体和气体向复合材料内部渗透的关键因素,具有不同透气参数的聚酰胺/蒙脱土纳米复合材料,发现蒙脱土均匀分散在聚酰胺基体中并沿着膜的表面平行排列,这种特殊的结构使得复合材料显示出非常卓越的气密性能;当蒙脱土的填充量仅2%时,复合材料的透气性就比不同的聚酰胺的透气性降低了50%;当蒙脱土的填充量4%时使聚丙烯的透气性降低了一半;bt365体育在线投注表明当当填充量为3%时,聚甲基丙烯酸甲酯/粘土纳米复合材料的H2O蒸气和O2透过率分别比纯甲基丙烯酸甲酯下降了57%和28%。


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