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·38 · 高 　　分 　　子 　　通 　　报 2005 年 2 月 聚合物基纳米复合材料性能及理论研究 黄明福 , 于九皋 , 林 　通 (天津大学理学院化学系 ,天津 　300072) ( ) 　　摘要 :对近些年来国内外聚合物MMT 纳米复合材料 polymer montmorillonite nanocomposites ,PMN 的研究进 行了归纳总结 ,详细讨论了该类材料结晶、流变和力学性能 ,阐述了合成过程中的热力学、动力学理论和平均场 理论 ,最后对该类材料的制备方法提出展望。 　　关键词 :纳米复合材料 ;聚合物 ;蒙脱土 ;插层 引 言 由于纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应以及粒子之间的协同效应等,致使纳 米复合材料成为近年来学者们研究的热点。聚合物MMT 纳米复合材料 ( polymer montmorillonite ) ( ) nanocomposites ,PMN 是以聚合物为基体 ,蒙脱土以纳米尺度 ≤100nm 分散于聚合物基体中的新型高分 子复合材料。和传统材料相比 , PMN 具有优异的理化性能 :高强度、高模量、高耐热性、结晶行为和阻燃 性能[1～5 ] , 由此引起科学界的广泛关注。本文对近年来国内外PMN 的必威体育精装版研究进行了综述 ,并提出展望 , 旨在为同行们提供一些参考。 1 　PMN 性能 11 　结晶行为 对于结晶性高聚物 ,其结晶过程直接影响 PMN 物理性能和加工性能。为生产一定结晶度的 PMN 制 件 ,开发新材料及进一步探索无机与有机分子之间的相互作用基理。MMT 对 PMN 结晶温度 ,结晶速率、 结晶时间等参数的影响及其在结晶过程的作用成了近年来学者们研究的热点 ,下面就典型的结晶高聚物 ( ) ( ) 聚丙烯 PP 、尼龙 6 PA6 举例详细说明。 [6 ] 漆宗能等 用 DSC 法对 PPMMT 纳米复合材料的结晶行为进行了研究 ,发现 MMT 的加入使DSC 曲 线中 PP 放热峰位置前移 ,放热峰的峰宽明显变窄 ; 随MMT 的加入 ,PPMMT 纳米复合材料的平衡熔点提 高 ,MMT 在 PP 的结晶过程中起异相成核作用 ,缩短结晶时间 ,提高结晶速率。PMN 的相对结晶度下降 , 过冷度上升 ,在通常情况下 ,聚合物的相对结晶度会随过冷度的升高而升高。由此可见 ,MMT 一方面与 PP 分子间存在着相互作用 ,限制了聚合物分子链的运动 ,使参与结晶的分子链减少 ,导致结晶度降低 ;另 [7 ] 一方面 MMT 作为成核剂作用可以提高结晶度。徐卫兵等 对此体系研究发现 , MMT 加入后 ,PP 结晶温 度明显提高。作者认为 ,这是 MMT 与 PP 界面相互作用较强 ,PP 链段容易吸附成核 ,致使 PP 冷却时在较 高的温度下发生结晶现象 ; 同时MMT 的加入提高了 PPMMT 纳米复合材料的熔点 ,说明 MMT 有助于结 [8 ] 晶。何平笙等 用 DSC 研究 PPMMT 纳米复合材料非等温结晶过程得出 ,在冷却速率一定的情况下 ,PP MMT 纳米复合材料的结晶比纯的 PP 快 ,用 Kissinger 法计算 PPMMT 纳米复合材料和纯 PP 活化能分别为 ( ) 1557kJ m