聚酯基納米復(fù)合材料的共混復(fù)合目錄納米粒子納米復(fù)材的制備概述納米復(fù)材制備存在的問題及解決方法納米粒子粒徑在1-100nm范圍內(nèi)且能觀察到體積效應(yīng)或表面效應(yīng)的顆粒常被稱為納米粒子。無機(jī)納米粒子在納米尺度范圍內(nèi)，具有的許多優(yōu)良性質(zhì)。小尺寸效應(yīng)表面效應(yīng)量子尺寸效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng)介電限域效應(yīng)1.納米粒子概述納米粒子納米顆粒的尺寸與光波波長、傳導(dǎo)電子的德布羅意波長及超導(dǎo)態(tài)的相干波長或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體周期性的邊界條件將被破壞，非晶體納米微粒表面層附近原子密度減小,納米顆粒表現(xiàn)出新的光、電、聲、磁等體積效應(yīng)，其他性質(zhì)都是此效應(yīng)的延伸。小尺寸效應(yīng)1.納米粒子概述納米粒子隨著粒徑的減少，比表面積大大增加。納米粒子表面原子與總原子之比隨著納米粒子尺寸的減少而大幅度增加。由于龐大的比表面，表面原子數(shù)增加，無序度增加，鍵態(tài)嚴(yán)重失配，出現(xiàn)許多活性中心，表面臺(tái)階和粗糙度增加，表現(xiàn)出非化學(xué)平衡和非整數(shù)配位的化學(xué)價(jià)。這就是導(dǎo)致納米體系的化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)平衡體系出現(xiàn)很大差別的原因②表面效應(yīng)1.納米粒子概述納米粒子當(dāng)粒子尺寸降到某一值時(shí)，金屬費(fèi)米附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散，半導(dǎo)體微粒中存在不連續(xù)的最高占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)，能隙變寬，以及由此導(dǎo)致的不同于宏觀物體的光、電和超導(dǎo)等性質(zhì)③量子尺寸效應(yīng)微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子總的磁化強(qiáng)度和量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效應(yīng)，稱為宏觀量子隧道效應(yīng)。④宏觀量子隧道效應(yīng)1.納米粒子概述納米粒子在實(shí)際樣品中，粒子被空氣、聚合物、玻璃和溶劑等介質(zhì)所包圍，而這些介質(zhì)的折射率通常比無機(jī)半導(dǎo)體低。光照射時(shí)，由于折射率不同產(chǎn)生了界面，鄰近納米半導(dǎo)體表面的區(qū)域、納米半導(dǎo)體表面甚至納米粒子內(nèi)部的場強(qiáng)比輻照光的光強(qiáng)增大了。這種局部的場增強(qiáng)效應(yīng)，對(duì)半導(dǎo)體納米粒子的光物理及非線形光學(xué)特性有直接的影響⑤介電限域效應(yīng)1.納米粒子概述納米粒子近十年來，由于納米技術(shù)與納米材料的迅速發(fā)展，少量納米材料的加入就能達(dá)到普通填料的改性能力，對(duì)材料的高性能，輕量化都具有非常廣泛的應(yīng)用前景。目前常用來制備納米復(fù)合材料的無機(jī)粒子主要有：1.納米粒子概述納米粒子2.常見無機(jī)納米粒子（1）SiO2無定型白色粉末，是一種無毒、無味、無污染的無機(jī)非金屬材料。由于其獨(dú)特的納米尺度，并且可與聚合物基體產(chǎn)生強(qiáng)烈的界面粘結(jié)作用，使得只要加入很少量的SiO2粒子(1-10wt%)，就可獲得較之原聚合物基體或普通的復(fù)合材料更為優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和磁性能等。納米粒子2.常見無機(jī)納米粒子（2）蒙脫土(MMT)一種天然無機(jī)納米礦物，由一片鋁氧八面體夾在兩片硅氧四面體之間靠共用氧原子而形成的層狀結(jié)構(gòu)礦物(2:1型粘土)，晶層之間存在范德華力相互作用。晶層內(nèi)四面體和八面體可以有廣泛的類質(zhì)同晶替代，如四面體中Si4+被Al3+、Ti4+、P5+替代，八面體中Al3+被Mg2+、Fe2+、Na+、Fe3+、Zn2+、Mn2+替代，使晶層帶凈負(fù)電荷。從而使水合陽離子（Na+、K+、Ca2+）可以占據(jù)層間域以補(bǔ)償這種負(fù)電荷，使層間具有可交換的陽離子。每一個(gè)片層的厚度約為1nm，長和寬各約100nm。蒙脫土的結(jié)構(gòu)模型納米粒子2.納米材料的種類和特性（2）蒙脫土(MMT)改性粘土?xí)r，為便于有機(jī)物嵌入，可以利用各種有機(jī)陽離子(插層劑)通過離子交換反應(yīng)來置換粘土礦物層間原有的水合陽離子，從而使通常親水的粘土礦物表面疏水化，減低礦物的表面能，改善礦物與聚合物單體或高分子間的潤濕作用，提高了相容性。由于原材料豐富，價(jià)廉，因而蒙脫土納米復(fù)合材料得到人們廣泛的研究。納米粒子2.常見無機(jī)納米粒子（3）碳納米管(CNTs)碳納米管是石墨管狀晶體，是單層或者多層石墨烯片層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫納米管，每層碳納米管由一個(gè)碳原子通過sp2雜化與周圍三個(gè)碳原子完全鍵合后所構(gòu)成的六邊形平面組成的圓柱面。納米粒子2.常見無機(jī)納米粒子（3）碳納米管(CNTs)根據(jù)碳納米管中碳原子層數(shù)的不同，碳納米管可分為單壁碳納米管(SWNTs)和多壁碳納米管(MWNTs)根據(jù)構(gòu)型可分為扶椅式(armchair)、鋸齒形(zig-zag)和手性碳納米管(ehiral）納米粒子2.常見無機(jī)納米粒子（3）碳納米管(CNTs)碳納米管具有超強(qiáng)的力學(xué)性能、極大的長徑比、良好的電學(xué)性能、很高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性等，己被廣泛的用于與環(huán)氧樹脂、聚酞亞胺、尼龍、聚酯等高分子聚合物制備納米復(fù)合材料的研究。一方面這種復(fù)合材料可提高聚合物的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，如：拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性、熱變形溫度等在另一方面可以改善聚合物材料的電導(dǎo)率和制備新型的光電聚合物復(fù)合材料，以滿足航空、航天等極端條件下對(duì)復(fù)合材料的特殊性能要求納米復(fù)材的制備概述1增重、降低成本增強(qiáng)、增韌基體樹脂以替代某些工程塑料2單純注重力學(xué)性能的提高開發(fā)功能性高分子材料填料對(duì)塑料材料進(jìn)行改性的發(fā)展納米復(fù)材的制備概述1.概述納米材料在聚合物中的應(yīng)用從傳統(tǒng)填充改性中開辟了一條新的途徑，也為設(shè)計(jì)、制備高性能、功能化高分子復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)納米材料的結(jié)構(gòu)不同，聚酯納米復(fù)合材料大致分為兩種：（1）聚酯/無機(jī)納米填料復(fù)合材料；

（2）聚酯/無機(jī)插層納米復(fù)合材料。納米復(fù)材的制備概述1.概述聚酯納米復(fù)合材料的性能比普通的無機(jī)填充聚酯要優(yōu)異得多，主要有以下特點(diǎn)：高結(jié)晶速率與高結(jié)晶度熱變形溫度高模量高因此，采用納米材料對(duì)聚合物進(jìn)行改性被廣泛關(guān)注，己成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)聚酯基納米復(fù)材概述2.聚合物基納米復(fù)材的制備方法材料的制備是結(jié)構(gòu)與性能研究的基礎(chǔ)。目前采用的無機(jī)納米粒子/聚合物基復(fù)合材料的制備方法主要有共混法插層法溶膠-凝膠法原位分散聚合法自組裝法聚酯基納米復(fù)材概述2.聚合物基納米復(fù)材的制備方法（1）共混法共混法是通過物理或化學(xué)方法使納米粒子與聚合物進(jìn)行直接的混合來制備納米復(fù)合材料的方法，根據(jù)介質(zhì)的不同，它主要包括機(jī)械共混法、溶液共混法、乳液共混法和熔融共混法從工藝上來講，共混法操作簡單，可與傳統(tǒng)的聚合物加工成型工藝、機(jī)械結(jié)合使用，工業(yè)化生產(chǎn)可行性好，非常類似于聚合物的共混改性，是制備有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合材料最簡單的方法，適用于各種形態(tài)的無機(jī)納米粒子與聚合物進(jìn)行混合。聚酯基納米復(fù)材概述2.聚合物基納米復(fù)材的制備方法（2）溶膠凝膠法(sol-gel)法溶膠凝膠法(sol-gel)法是將金屬有機(jī)醇鹽或硅氧烷等前驅(qū)物溶于水或有機(jī)溶劑中形成均勻溶液，有機(jī)聚合物同時(shí)也溶于溶劑中，然后使前驅(qū)體水解成溶膠，經(jīng)固化成凝膠，再在低溫下干燥，磨細(xì)后即得到有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合材料。

該法的優(yōu)點(diǎn)是可在溫和的條件下進(jìn)行，兩相分散均勻，甚至實(shí)現(xiàn)分子水平的復(fù)合。但它的局限性比較大，溶劑的選擇和后續(xù)的處理困難，適用的納米粒子較少，且生成納米粒子的前驅(qū)體價(jià)格昂貴還有很大的毒性。聚酯基納米復(fù)材概述2.聚合物基納米復(fù)材的制備方法（3）插層法插層法是目前制備硅酸鹽和石墨等片層狀無機(jī)納米復(fù)合材料的主要方法。首先將單體或聚合物插入經(jīng)插層劑處理后的粘土片層之間，進(jìn)而破壞其片層結(jié)構(gòu)，使其剝離成納米數(shù)量級(jí)的基本單元，并均勻地分散在聚合物基體中，以實(shí)現(xiàn)聚合物與粘土在納米尺度上的復(fù)合，按照進(jìn)入層狀粘土片層的方式，插層復(fù)合可分為：①插層聚合法②聚合物插層法聚酯基納米復(fù)材概述2.聚合物基納米復(fù)材的制備方法（4）原位聚合法這里的原位聚合(insitupolymerization)，是指首先讓納米尺度的無機(jī)填料在單體中均勻分散，然后在一定條件下使單體類似于本體聚合的方法就地聚合，形成納米復(fù)合材料。它的優(yōu)點(diǎn)在于納米粒子分散均勻，聚合成形后無需熱加工，避免了由此產(chǎn)生的降解，保證了基體各種性能的穩(wěn)定性。顯然，影響復(fù)合材料性能的最重要的因素是分散程度及聚合物與填料界面間的粘合力。國內(nèi)外有許多人都對(duì)原位聚合法制備納米復(fù)合材料進(jìn)行了廣泛的研究。聚酯基納米復(fù)材概述2.聚合物基納米復(fù)材的制備方法（5）自組裝法自組裝法是建立在靜電相互作用原理上的，其最大的特點(diǎn)是對(duì)沉積過程或膜結(jié)構(gòu)的分子進(jìn)行控制，且可利用連續(xù)沉積不同組分的方法，還可實(shí)現(xiàn)層間分子對(duì)稱或非對(duì)稱的二維甚至三維的超晶格結(jié)構(gòu)。這些聚合物與納米粒子通過層層自組裝獲得的復(fù)合膜，往往具有一些獨(dú)特的功能特性，如發(fā)光、變色等特性。從而越來越引起人們的廣泛關(guān)注。制備聚酯基納米復(fù)材存在問題存在問題無機(jī)相分布不規(guī)則無機(jī)相形態(tài)難控制存在界面問題制備聚酯基納米復(fù)材存在問題無機(jī)相分布不規(guī)則無機(jī)相幾乎全部是“無序分布”的，用納米粉體與聚合物混合，得不到真正意義的納米復(fù)合材料有序組裝；制備聚酯基納米復(fù)材存在問題無機(jī)相形態(tài)難控制難以達(dá)到精確地調(diào)控粉末組成與化學(xué)計(jì)量比，難以調(diào)控粒度與形態(tài)，難以制備成分準(zhǔn)確、粒