納米復(fù)合材料

納米復(fù)合材料基本信息

書 名:納米復(fù)合材料

作　者：馬曉燕，梁國正，鹿海軍

出版社： 科學(xué)出版社

出版時間： 2009-7-1

納米復(fù)合材料內(nèi)容簡介

本書系統(tǒng)論述了近幾年來聚合物/天然硅酸鹽黏土納米復(fù)合材料研究領(lǐng)域的主要研究成果，內(nèi)容包括天然硅酸鹽蒙脫土、累托石等的結(jié)構(gòu)與性能，黏土的有機改性，聚合物基黏土納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能，黏土在聚合物中解離的熱力學(xué)、動力學(xué)問題，黏土對熱固性樹脂固化反應(yīng)動力學(xué)的影響，黏土對聚合物熔體流變性、結(jié)晶性、力學(xué)性能、熱機械性能等的影響，論述并建立了黏土納米復(fù)合材料微觀力學(xué)模型。書中的大部分內(nèi)容為作者課題組近幾年來的研究成果，另外還包括國際、國內(nèi)相關(guān)學(xué)者的最新研究成果。

本書可供高分子科學(xué)與工程及相關(guān)領(lǐng)域的研究者閱讀，也可作為高等院校材料學(xué)及高分子化學(xué)與物理等相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

納米復(fù)合材料圖書目錄

前言

第1章　硅酸鹽黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu)及性能

1.1　離子化固體結(jié)構(gòu)

1.1.1　最緊密堆積與原子間空隙

1.1.2　離子晶體結(jié)構(gòu)

1.2　層狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)與礦物類型

1.2.1　黏土礦物層型

1.2.2　黏土礦物的分類

1.3　層狀硅酸鹽表面官能團及Lewis酸堿性

1.4　層狀硅酸鹽帶電表面

1.5　硅酸鹽膠粒的雙電層及電動電位

1.5.1　雙電層的形成及電荷分布

1.5.2　電勢及其計算

1.6　聚合物改性用納米硅酸鹽黏土

1.6.1　蒙脫土

1.6.2　累托石

1.6.3　海泡石

參考文獻

第2章　聚合物基黏土納米復(fù)合材料的制備

2.1　黏土的有機改性

2.1.1　有機改性劑的選擇原則

2.1.2　幾種有機黏土的結(jié)構(gòu)與性能

2.1.3　有機黏土的分散性

2.2　黏土在聚合物中的插層與解離

2.2.1　黏土插層/解離的熱力學(xué)基礎(chǔ)

2.2.2　黏土插層/解離的動力學(xué)條件

2.3　黏土/聚合物納米復(fù)合材料的制備

2.3.1　原位插層聚合法制備黏土/聚合物納米復(fù)合材料

2.3.2　溶液共混法制備黏土/聚合物納米復(fù)合材料

2.3.3　熔融共混法制備黏土/聚合物納米復(fù)合材料

參考文獻

第3章　黏土/熱塑性聚合物納米復(fù)合材料的形貌

3.1　黏土在聚合物中解離的規(guī)律

3.1.1　有機蒙脫土在極性聚合物中的解離

3.1.2　有機蒙脫土在非極性聚合物中的解離

3.1.3　有機蒙脫土在共聚物中的解離

3.1.4　熔融共混工藝與黏土的解離狀態(tài)

3.1.5　黏土在納米復(fù)合材料中分散與解離狀態(tài)的表征方法

3.2　黏土/聚合物納米復(fù)合材料的結(jié)晶形貌

3.2.1　聚丙烯納米復(fù)合材料的結(jié)晶形貌

3.2.2　有機蒙脫土對尼龍結(jié)晶性能的影響

3.3　黏土對共混體系形貌的影響

3.3.1　有機累托石在聚丙烯/聚烯烴彈性體體系的分散與解離

3.3.2　POE在復(fù)合材料中的分布

3.3.3　改性體系的結(jié)晶形貌

3.4　黏土納米復(fù)合材料的界面相互作用

3.4.1　復(fù)合材料的界面相互作用

3.4.2　界面研究方法概述

3.4.3　反氣相色譜法研究納米復(fù)合材料界面相互作用

3.4.4　理論模擬方法研究納米復(fù)合材料界面相互作用

參考文獻

第4章　黏土/熱塑性聚合物納米復(fù)合材料的性能

4.1　概論

4.2　聚氨酯黏土納米復(fù)合材料

4.2.1　有機累托石對聚氨酯熔融流變性能的影響

4.2.2　有機累托石對聚氨酯硬度的影響

4.2.3　復(fù)合材料的靜態(tài)力學(xué)性能

4.2.4　力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)

4.2.5　復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能

4.2.6　復(fù)合材料的耐介質(zhì)性能

4.2.7　復(fù)合材料的熱性能

4.3　聚丙烯黏土納米復(fù)合材料

4.3.1　黏土對聚丙烯等溫結(jié)晶性能的影響

4.3.2　有機累托石對聚丙烯非等溫結(jié)晶性能的影響

4.3.3　納米復(fù)合材料的靜態(tài)力學(xué)性能

4.3.4　納米復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能

4.4　黏土/聚烯烴共混體系納米復(fù)合材料

4.4.1　有機累托石改性聚丙烯/聚烯烴彈性體體系的性能

4.4.2　有機蒙脫土改性的熱塑性聚烯烴

4.5　有機蒙脫土/尼龍納米復(fù)合材料

4.6　有機蒙脫土/EVA納米復(fù)合材料

4.6.1　EVA黏土納米復(fù)合材料的機械性能

4.6.2　納米復(fù)合材料的微觀力學(xué)模型

參考文獻

第5章　黏土復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能

第6章　黏土/熱固性樹脂納米復(fù)合材料的形貌與性能

參考文獻

復(fù)合材料由于其優(yōu)良的綜合性能，特別是其性能的可設(shè)計性被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防、交通、體育等領(lǐng)域，納米復(fù)合材料則是其中最具吸引力的部分，如今發(fā)展很快，世界發(fā)達國家新材料發(fā)展的戰(zhàn)略都把納米復(fù)合材料的發(fā)展放到重要的位置。該研究方向主要包括納米聚合物基復(fù)合材料、納米碳管功能復(fù)合材料、納米鎢銅復(fù)合材料。

在納米聚合物基復(fù)合材料方面，主要采用同向雙螺桿擠出方法分散納米粉體，分散水平達到納米級，得到了性能符合設(shè)計要求的納米復(fù)合材料。我們制備的納米蒙脫土/PA6復(fù)合材料中，納米蒙脫土的層間距為1.96nm，處于國內(nèi)同類材料的領(lǐng)先水平（中國科學(xué)院為1.5~1.7nm），蒙脫土復(fù)合到尼龍基體中后完全剝離成為厚度1~1.5nm的納米微粒，其復(fù)合材料的耐溫性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常優(yōu)秀，此材料已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化；正在開發(fā)的納米TiO2/聚丙烯復(fù)合材料具有優(yōu)良的抗菌效果，納米TiO2粉體在聚丙烯中分散達到60nm以下，此項技術(shù)正在申報發(fā)明專利。

由于納米聚合物復(fù)合材料的成型工藝不同于普通的聚合物，本方向還積極開展新的成型方法研究，以促進納米復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化的進行。

碳納米管是上個世紀(jì)九十年代初發(fā)現(xiàn)的一種新型的碳團簇類纖維材料，具有許多特別優(yōu)秀的性能。

我們在碳納米管取得的研究成果主要包括：

1）大規(guī)模生產(chǎn)多壁碳納米管的技術(shù)，生產(chǎn)出的碳納米管的質(zhì)量處于世界先進水平，生產(chǎn)成本也很低，為碳納米管的工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

2）開發(fā)了制造碳納米管為電極材料的雙電層大容量電容器的技術(shù)。

3）開發(fā)了制造具有軟基底定向碳納米管膜的技術(shù)。

鎢銅復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、低的熱膨脹系數(shù)而被廣泛地用作電接觸材料、電子封裝和熱沉材料。采用納米粉末制備的納米鎢銅復(fù)合材料具有非常優(yōu)越的物理力學(xué)性能，我們采用國際前沿的金屬復(fù)合鹽溶液霧化干燥還原技術(shù)成功制備了納米鎢銅復(fù)合粉體和納米氮化鎢－銅復(fù)合粉體，目前正在加緊其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。

《阻燃聚合物納米復(fù)合材料》系統(tǒng)論述阻燃聚合物納米復(fù)合材料的基本原理、制備方法、性能、現(xiàn)代分子力學(xué)計算模型及各類熱塑性與熱固性聚合物納米材料，特別是對這類納米材料的發(fā)展前景及未來待研究的領(lǐng)域提出了富有前瞻性和創(chuàng)造性的見解。

《阻燃聚合物納米復(fù)合材料》由全球20位從事阻燃材料研究的專家著述，內(nèi)容涵蓋了他們近年的研究成果，是一本很有價值的專著，可供高分子材料行業(yè)的研究、生產(chǎn)人員使用，也可作為高等院校有關(guān)專業(yè)的參考教材。

第1章 概論

第2章 納米材料

第3章 填充納米復(fù)合材料

第4章 雜化復(fù)合材料

第5章 插層復(fù)合材料

第6章 納米復(fù)合材料的應(yīng)用

第7章 納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與表征

阻燃聚合物納米復(fù)合材料

1.阻燃性與聚合物可燃性導(dǎo)論1

1.1 引言1

1.2 聚合物燃燒與測試2

1.2.1 可燃性的實驗室測試3

1.2.2 聚合物的燃燒4

1.3 阻燃5

1.3.1 一般阻燃作用機理5

1.3.2 各類阻燃機理6

1.3.3 阻燃劑的選擇標(biāo)準(zhǔn)16

1.3.4 高分散阻燃劑16

1.4 結(jié)論與展望17

參考文獻18

2.聚合物納米復(fù)合材料技術(shù)基礎(chǔ)25

2.1 引言25

2.2 聚合物納米復(fù)合材料原理26

2.2.1 納米填料分散性的熱力學(xué)分析26

2.2.2 納米復(fù)合材料的制備方法29

2.2.3 分散特征：測定分散性的通用技術(shù)及其局限性34

2.3 納米填料對材料性能的影響36

2.3.1 對聚合物結(jié)晶性的影響36

2.3.2 對力學(xué)性能的影響41

2.3.3 對阻隔性的影響45

2.4 展望48

參考文獻49

3.聚合物/黏土納米復(fù)合材料阻燃機理56

3.1 引言56

3.2 阻燃機理57

3.2.1 聚苯乙烯/黏土納米復(fù)合材料57

3.2.2 聚丙烯/黏土納米復(fù)合材料64

3.2.3 聚合物/黏土納米復(fù)合材料的熱分析68

3.3 結(jié)論與展望69

參考文獻70

4.聚合物/碳納米管復(fù)合材料熱力學(xué)穩(wěn)定性的分子力學(xué)計算方法74

4.1 引言74

4.2 研究背景和相關(guān)內(nèi)容75

4.3 方法描述77

4.4 PS/CNT復(fù)合材料的應(yīng)用79

4.5 不確定度與局限性83

4.6 總結(jié)85

參考文獻86

5.納米復(fù)合材料主要阻燃機理的特殊影響88

5.1 前言88

5.2 納米粒子形態(tài)對阻燃性能的影響89

5.2.1 插層、分層、分散及剝離形態(tài)89

5.2.2 取向91

5.2.3 燃燒過程或阻隔形成過程納米粒子的形態(tài)92

5.3 阻燃效應(yīng)及其對納米復(fù)合材料耐火性的影響94

5.3.1 惰性填料與炭層形成94

5.3.2 分解與滲透性95

5.3.3 黏度與阻燃性的關(guān)系96

5.3.4 傳熱與傳質(zhì)屏障97

5.4 阻燃性能評估99

5.4.1 不同火性能的差異分析99

5.4.2 不同火情對納米復(fù)合材料的不同影響101

5.5 總結(jié)與結(jié)論102

參考文獻103

6.膨脹系統(tǒng)與納米復(fù)合材料：阻燃聚合物的新途徑108

6.1 引言108

6.2 膨脹原理109

6.3 分子篩作為膨脹系統(tǒng)的協(xié)效劑113

6.4 高聚物納米復(fù)合材料中的膨脹系統(tǒng)117

6.5 納米填料作為膨脹系統(tǒng)的協(xié)效劑120

6.6 最新研究進展綜述125

6.7 總結(jié)和結(jié)論128

參考文獻129

7.含有機黏土、碳納米管及它們與氫氧化鋁復(fù)配物的EVA的阻燃性能135

7.1 引言135

7.2 實驗過程139

7.2.1 材料139

7.2.2 共混139

7.2.3 分析140

7.3 EVA/有機黏土納米復(fù)合材料140

7.3.1 EVA/有機黏土納米復(fù)合材料的制備及其結(jié)構(gòu).140

7.3.2 EVA/有機黏土納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性140

7.3.3 EVA/有機黏土納米復(fù)合材料的阻燃性能141

7.3.4 EVA納米復(fù)合材料的NMR研究及其阻燃機理143

7.3.5 EVA納米復(fù)合材料的插層和剝離.143

7.3.6 傳統(tǒng)阻燃填料氫氧化鋁和有機黏土的復(fù)配144

7.3.7 能通過UL-1666測試的有機黏土/ATH 同軸線纜護套料145

7.4 EVA/碳納米管納米復(fù)合材料145

7.4.1 碳納米管的一般性能145

7.4.2 碳納米管的制備與純化146

7.4.3 EVA/MWCNT和EVA/MWCNT/有機黏土共混物的阻燃性146

7.4.4 MWCNT復(fù)合物炭層的裂縫密度及其表面形貌.148

7.4.5 LDPE/CNT復(fù)合物的阻燃性能149

7.4.6 含新型阻燃體系MWCNT/有機黏土/ATH 的電纜料150

7.5 總結(jié)與結(jié)論152

參考文獻152

8.含鹵系和非膨脹磷系阻燃劑的納米復(fù)合材料157

8.1 引言157

8.1.1 聚合物/有機黏土納米復(fù)合材料.157

8.1.2 傳統(tǒng)鹵系和非膨脹磷系阻燃劑.157

8.2 制備方法與形態(tài)研究158

8.2.1 熔融共混與溶液共混159

8.2.2 原位聚合162

8.2.3 制備方法總結(jié).163

8.3 熱穩(wěn)定性164

8.4 力學(xué)性能166

8.5 阻燃性能168

8.5.1 錐形量熱儀169

8.5.2 LOI與UL-94燃燒測試175

8.6 阻燃機理179

8.6.1 納米復(fù)合材料與鹵系阻燃劑復(fù)配.180

8.6.2 納米復(fù)合材料與非膨脹磷系阻燃劑復(fù)配181

8.7 總結(jié)和結(jié)論183

參考文獻183

9.熱固性阻燃納米復(fù)合材料189

9.1 引言189

9.2 黏土190

9.2.1 陽離子黏土190

9.2.2 陰離子黏土191

9.3 熱固性納米復(fù)合材料192

9.4 陽離子黏土基環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料193

9.4.1 制備過程193

9.4.2 特征197

9.4.3 熱穩(wěn)定性與燃燒行為198

9.5 陰離子黏土基環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料205

9.5.1 制備過程205

9.5.2 特征208

9.5.3 熱穩(wěn)定性與燃燒行為209

9.6 聚氨酯納米復(fù)合材料216

9.6.1 制備過程217

9.6.2 特征217

9.6.3 熱穩(wěn)定性與燃燒行為217

9.7 乙烯基酯納米復(fù)合材料218

9.7.1 制備過程219

9.7.2 特征219

9.7.3 熱穩(wěn)定性與燃燒行為220

9.8 總結(jié)和結(jié)論221

參考文獻222

10.含新型納米粒子的納米復(fù)合材料阻燃研究進展228

10.1 導(dǎo)言228

10.2 聚合物/納米氧化物復(fù)合材料228

10.2.1 納米二氧化硅228

10.2.2 金屬氧化物230

10.2.3 聚倍半硅氧烷232

10.3 碳基納米復(fù)合材料235

10.3.1 氧化石墨236

10.3.2 碳納米管238

10.4 結(jié)果討論251

10.4.1 阻燃機理251

10.4.2 形貌252

10.4.3 熱失重分析253

10.5 總結(jié)和結(jié)論254

參考文獻254

11.聚合物納米復(fù)合材料的阻燃應(yīng)用前景260

11.1 導(dǎo)言260

11.2 納米復(fù)合材料應(yīng)用要求260

11.3 應(yīng)用領(lǐng)域264

11.3.1 本體聚合物264

11.3.2 薄膜、纖維和紡織品267

11.3.3 涂層273

11.3.4 復(fù)合材料275

11.3.5 泡沫塑料277

11.4 未來展望277

參考文獻278

12.聚合物納米復(fù)合材料阻燃研究中的實際問題及發(fā)展趨勢283

12.1 導(dǎo)言283

12.2 聚合物納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與分散284

12.2.1 原位聚合284

12.2.2 溶液共混287

12.2.3 熔融共混288

12.3 聚合物納米復(fù)合材料的分析291

12.3.1 納米級分析技術(shù)292

12.3.2 微米級分析技術(shù)296

12.3.3 宏觀分析技術(shù)296

12.4 防火與環(huán)保法規(guī)的變化297

12.5 納米粒子目前的環(huán)境健康及安全狀況299

12.6 工業(yè)化存在的問題300

12.7 聚合物納米復(fù)合材料的阻燃性機理302

12.8 未來展望305

參考文獻309