聚合物基纳米复合材料

纳米粒子具有比表面积巨大和表面非配对原子多等特点，与聚合物分子链发生物理或化学相互作用较强，因此有可能在很低填充量的情况下显著提高聚合物的力学性能，克服常规无机 颗粒填充改性所带来的不利影响：如填充量大、不能同时增强增韧、加工流动性降低等。然而，正是由于具有较高的表面活性，纳米粒子自身十分容易聚集和团聚。为了改善纳米粒子 的分散性，通常人们利用偶联剂对其改性，但因高聚物溶体粘度较大，难以达到纳米分散。目前研究较多的还有插层复合方法，但只针对具有层状结构的无机填料，因此缺乏普适性， 而原位复合方法也无法形成批量生产，它们均不能象填充改性技术那样广泛应用于聚全物加工中。从当前国内及广东省纳米粉体实际生产状况来看，不少企业已形成每年数千吨的非层 状无机纳米粉体产业规模，因此在塑料改性方面发展具有非层状结构无机纳米粒子的应用技术极为必要。通过综合分析，我们认为基于直接分散法的填充改性技术仍是最有可能突破的 途径，关键是解决即使未达到纳米水平分散，也能较好地发挥纳米填料的作用的问题。为此必须构造复合材料体系内的应力双渗逾结构，以在远低于常规微米级粒子的填充量下实现材 料性能的显著改善。根据以上设想，本课题组进行了大量的应用基础研究工作，开发出了一种有别于偶联剂处理的纳米填料表面改性的新方法，建立了非层状纳米粒子直接填充聚合物 基体并被有效利用的新途径。只需要2vol.％左右的粒子含量，即可带来显著的增韧增强效应。本项目工艺简单，无环境污染，易于推广应用。