纳米氧化铝在聚合物改性中的研究进展

聚合物经纳米氧化铝填充改性后,其力学性能、表面性能、电学性能及热性能等普遍能够得到改善。综述了近年来对纳米氧化铝改性聚合物的研究进展,重点讨论了纳米氧化铝在聚烯烃、聚酯、聚酰胺、其它塑料树脂及橡胶改性中的应用,并对纳米氧化铝改性聚合物的发展趋势及应用前景作了展望。     

不同纳米材料对粉煤灰基地聚合物的改性作用

系统研究了不同种类纳米材料对CFA基地聚合物的凝结时间和力学性能的影响,并结合FT-IR研究了其纳米改性作用机制。结果表明,纳米Al_2O_3对凝结时间的影响不大,纳米SiO_2、硅灰与稻壳灰均能够缩短体系的凝结时间,且掺量越大影响越明显。化学合成纳米材料和天然纳米材料均能提高CFA基地聚合物早期抗压强度,其中硅灰的适宜掺量为10%(质量分数),稻壳灰为5%(质量分数)。纳米SiO_2和硅灰的掺入提高了CFA基地聚合物体系无定型凝胶相的聚合度;纳米Al_2O_3和稻壳灰对凝胶相的结构无明显影响。纳米材料通过化学作用、颗粒填充作用和晶种成核作用提高了CFA基地聚合物的抗压强度。     

纳米改性增强超高分子量聚乙烯复合材料研究进展

纳米材料具有极大的比表面积、宏观量子隧道效应、体积效应和尺寸效应;采用具有特殊性能的纳米材料填充改性聚合物是增强聚合物材料性能的最有效方法之一。通过单相或多相纳米材料填充改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),可使复合材料的性能得到不同程度的改善和提高。综述了纳米材料改性增强UHMWPE复合材料的摩擦学性能、力学性能、电学性能、生物相容性、热学性能等;展望了纳米填充UHMWPE复合材料的发展方向和应用前景;提出采用微量的高性能纳米材料改性聚合物以大幅度提高复合材料的性能是未来研究的重要方向。     

生物医用磁性纳米颗粒的制备与表面改性

磁性纳米颗粒目前是生物医用纳米材料领域异常活跃的方向之一.不同方法制备的磁性纳米颗粒经不同聚合物或分子表面改性后具有多方面的生物医学应用.本文综合评述了磁性纳米颗粒的制备方法,如共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳剂法等;总结了磁性纳米颗粒表面改性技术,包括改性物质与改性方法;概括了磁性纳米颗粒在生物医学领域的应用,主要涉及磁靶向制剂、细胞分离、肿瘤细胞的过热治疗、MR I衬度增强剂四方面.磁性纳米颗粒还有很大的发展空间和广阔的应用前景.     

SiO2的功能化改性及其与聚合物基体的界面研究进展

纳米二氧化硅(SiO_2)作为一种最常用的无机纳米材料,受到了各个领域研究者的广泛关注且已得到实际应用。以纳米SiO_2作为改性填料,得到的聚合物纳米复合材料兼具了聚合物基体和纳米SiO_2二者的优点,因而表现出优异的力学性能、热学性能、光学性能以及化学稳定性等。但是纳米SiO_2表面富含大量活性硅羟基,极易团聚,用一般方法难以实现其在纳米尺度上的均匀分散以及与高分子基体材料间良好的界面粘结。因此,在制备纳米SiO_2改性的聚合物基纳米复合材料前,研究者们常通过对SiO_2进行表面改性,以改善其与聚合物基体的界面相容性及其在聚合物基体中的分散性,并赋予其一定的功能性。目前,纳米SiO_2的改性方法有很多,总的来说主要为物理改性和化学改性,而根据改性剂的种类不同,又可以分为有机改性、无机改性和杂化改性三种。聚合物/纳米SiO_2复合材料的优异性能不仅取决于有机聚合物和无机纳米SiO_2两组分的性能,还取决于两者间的界面结构和形态特征。尽管界面相的体积含量只占总体积含量中很少的一部分,但是界面间的相互作用、界面处聚合物结构与基体结构的差异、界面相微观形貌的变化等都会使整个复合体系的宏观性能发生明显的改变。因而针对有机聚合物与无机纳米SiO_2间的界面研究对于纳米复合材料性能的优化设计具有重要的科学意义。近年来,关于聚合物与无机纳米粒子之间的界面研究主要集中在两个方面:一方面是聚合物及无机纳米粒子表面的物理、化学性质对界面处性能的影响;另一方面是聚合物基体与无机纳米粒子之间的界面相互作用对复合材料性能的影响。目前,常通过现代仪器分析技术测试界面相的微观形貌(如粗糙程度、厚度等)及化学结构(如化学键合方式、键能等),或结合分子动力学模拟阐明分子集合体结构以及相互间的微观作用机理,从理论角度更准确地解释界面性能和界面行为,为复合材料的优化设计提供理论基础和新方法。本文归纳了有机改性、无机改性和杂化改性三种方法在纳米SiO_2的功能化方面的研究进展,讨论并对比了不同改性方法的优势和缺点,较全面地综述了当前现代仪器分析表征和分子动力学模拟在聚合物/SiO_2界面作用研究方面的最新进展,最后展望了纳米SiO_2与聚合物基体界面作用未来研究的工作重点。     

无机纳米粒子的表面改性及其在聚合物填充改性中的应用进展

无机纳米粒子因其本身所具有的纳米特性,在聚合物填充改性中有着广阔的应用前景.简述了纳米粒子的结构与特性,着重介绍了纳米粒子的分散和表面处理以及在聚合物填充改性方面的应用研究进展.     

非层状纳米无机粒子/热塑性聚合物复合材料制备方法研究进展

纳米粒子由于十分容易聚集和团聚, 加之表面亲水性的纳米颗粒和表面憎水性的聚合物基体的相容性较差, 往往以较大的团聚体形式分散于聚合物基体树脂中, 导致复合材料的性能不佳。基于常规共混法的纳米颗粒/聚合物复合材料制备技术仍是重要的制备途径之一, 关键在于如何解决复合体系中纳米粒子的有效分散和利用问题。为此, 本文中针对非层状纳米无机粒子/热塑性聚合物复合材料的制备, 介绍了纳米无机粒子表面改性和纳米颗粒在热塑性聚合物中的分散技术方面的研究进展。      

食品保鲜膜的改性及其研究进展

目的 讨论改善可食性保鲜膜、人工合成高分子聚合物薄膜以及可降解保鲜膜的理化性能和提高抗菌性能的改性方法,旨在为食品保鲜膜的改性提供方法指导.方法 采用添加无机微纳米材料、天然抗菌剂或将多种抗菌物质聚合等方法研究食品保鲜膜的理化性能及其抗菌性能.结果 添加无机微纳米材料改善食品保鲜膜的理化性能,提高其抗菌性能的研究思路和方法已较为成熟,其中采用原位合成纳米材料技术改性食品保鲜膜的效果较好,但食品保鲜膜的抗菌机理研究有待进一步深入.结论 微纳米及生物抗菌剂复合技术在食品保鲜膜改性中的应用具有良好的发展前景,可为安全长效的新型食品保鲜材料的开发提供理论支持.     

纳米润滑添加剂的研究进展

纳米材料的独特性能使得其在润滑领域表现出良好的抗磨减摩效果。本文中综述了纳米润滑添加剂的国内外发展现状及研究水平。为实现无机纳米颗粒在润滑油中的均匀分散,需对纳米颗粒进行表面处理。纳米润滑添加剂表面改性的方法主要有:包覆改性和表面化学改性。大量试验表明:将纳米粒子添加到润滑油中,不仅可以起到抗磨减摩作用,还可以延长器械的使用寿命,减少污染,节约能源,使免维修成为可能。     

超细颗粒的气流强湍流分散与表面改性处理技术

对超细颗粒的气流强湍流分散与表面改性处理技术进行实验研究,通过气流强湍流对超细颗粒进行分散处理,然后将雾化的改性剂喷入已分散的颗粒体系中,进行颗粒的表面改性.文中研究了颗粒分散处理过程中不同喷嘴对分散效果的影响,以及颗粒表面改性处理过程中的工艺参数:改性温度、改性剂用量和改性剂种类对改性效果的影响,并将改性后的颗粒填充聚丙烯,通过实际应用效果来评价本文提出的颗粒分散与表面改性处理技术,结果表明,该技术能够有效地对颗粒进行分散与表面改性处理.     

无机纳米SiO_2的表面改性研究

纳米材料已逐渐应用于石油行业的各个领域,然而要实现其广泛用途,有必要对纳米材料进行改性以实现其表面功能化。实验中,通过溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料,并通过硅烷偶联剂对气相法制备的SiO2颗粒与自制SiO2颗粒进行表面改性。通过TEM、FT-IR、亲水亲油性实验,分析改性前后纳米材料的性质变化。结果表明,通过溶胶-凝胶法可制备出单分散性良好的球状纳米SiO2颗粒;FT-IR谱图表明颗粒表面成功的接枝了硅烷偶联剂;TEM照片与亲水亲油性实验表明改性后的纳米SiO2颗粒在有机溶剂中的分散性提高,亲油性显著增强,颗粒的表面功能化得以实现。     

微纳米SiO2/PP复合材料增强增韧的实验研究

为了研究无机刚性颗粒对通用塑料聚丙烯(PP)的力学性能的影响,采用熔融共混方法制备了经硅烷偶联剂A-151处理的SiO2/PP复合材料,并通过其缺口冲击、拉伸、弯曲试验和冲击断面的形貌观察,分析研究了微纳米SiO2颗粒大小、填充量、表面改性以及不同颗粒大小SiO2混合物对PP复合材料增韧、增强效果的影响.实验结果表明:纳米SiO2的加入可以同时改善其韧性、刚性和强度;填充量相同,颗粒越细,SiO2/PP复合材料的力学性能越好.SiO2经改性后填充到PP基体中,明显改善了颗粒在基体中的分散性及基体与颗粒之间界面结合性能,使复合材料的综合力学性能得到提高.不同颗粒大小的SiO2混合后填充到PP基体中,混合SiO2的协同效应使复合材料拉伸、弯曲性能进一步提高,对PP基体具有更好的增强效果,但其冲击性能下降.     

镀锌钢板表面改性纳米SiO_2复合磷化膜的性能

纳米材料在表面处理领域应用广泛,但在磷化工艺中的应用尚处于起步阶段。选用小分子量的乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对纳米SiO_2进行表面改性处理,改善其在溶液中的分散性,将改性纳米SiO_2加入预先配制的基础磷化液中,在镀锌钢板表面制备出复合改性纳米SiO_2的无镍晶态磷化膜。通过电化学测试、中性盐雾试验、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了改性纳米SiO_2对磷化膜层性能的影响。结果表明:乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米SiO_2分散性良好,在磷化液中加入改性后的纳米SiO_2可以较大地提升磷化膜层的耐蚀性,从而提高纳米材料在汽车制造工业中的应用效果。     

纳米碳酸钙在涂料行业中的应用现状与展望

1．纳米碳酸钙颗粒的表面改性 纳米碳酸钙颗粒应用于涂料中，要涉及到纳米材料与基料的相容性，涂料的成膜基料与塑料、橡胶等高聚物在官能团的种类与数量、相对分子质量等方面明显不同，进而导致聚合物的表面极性及与颜填料的相互作用方式皆有区别。要使纳米碳酸钙成功应用于涂料中，必须对纳米碳酸钙表面进行特殊的改性。     

表面改性纳米氧化钛的强电流变效应

以十二烷基硫酸钠（SDS）为表面改性剂,用溶胶凝胶方法制备出无定型改性纳米氧化钛颗粒,平均粒径为100nm．颗粒表面改性极大地提高了纳米氧化钛与硅油的浸润性和所配制电流变液的力学性能．颗粒浓度为3．0g／ml时,材料显示最佳的电流变效应,其挣态剪切应力值可达130kPa（4kV／mm直流电场）．与微米电流变液比较,纳米电流变液的抗沉降性能有较大的改善．颗粒的纳米粒径尺度、与基液良好的润湿性是形成改性纳米颗粒强电流变效应的主要原因．     

无机颗粒增强聚合物基复合材料耐磨性能影响因素研究进展

为了更好地指导无机颗粒增强聚合物基耐磨复合材料的优化设计,全面回顾了复合材料各组分对复合材料耐磨性能的影响。根据复合材料组成,将无机颗粒增强聚合物基复合材料耐磨性能影响因素分成5类:纳米/微米无机颗粒填充量、纳米/微米填充颗粒粒径、不同粒径无机颗粒的级配、无机颗粒与纤维的协同增强和无机颗粒表面处理。从能量角度,即各因素对材料内部结合键的断裂所吸收的外部冲击功和摩擦功的影响,分析了各因素对复合材料耐磨性能的影响。在回顾前两个因素对复合材料耐磨性影响时,发现都存在使材料耐磨性能最佳的最佳颗粒填充量和最佳颗粒粒径。对于微米颗粒(粒径50μm),颗粒填充量比粒径对复合材料耐磨性能影响更大,应尽可能提高颗粒最佳填充量。对于纳米颗粒,颗粒粒径则是影响材料耐磨性能的关键因素,应尽可能降低最佳颗粒粒径。另外,颗粒的表面改性和级配都能通过提高颗粒最佳填充量和综合力学性能来提高复合材料的耐磨性能。无机颗粒与纳米纤维的混杂填充使复合材料同时具备最优的耐磨性能、摩擦系数以及优异的变载荷适应性。     

石墨烯表面改性及其在聚合物导电复合材料中的应用研究

石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料,引起了科学家们极大的兴趣。其中石墨烯/聚合物复合材料具有优异的导电性能,广泛应用于电子、电气等领域。石墨烯片层易于团聚,在聚合物基体中分散不均匀,严重影响了石墨烯/聚合物复合材料的导电性能,需要对石墨烯及其衍生物进行表面改性。表面改性能有效地提高石墨烯在聚合物基体中的分散性,改善石墨烯与聚合物基体的相容性。文中介绍了石墨烯的共价改性(亲核取代反应、亲电取代反应、缩聚反应)和非共价改性(表面活性剂吸附、杂化修饰)的方法,以及对石墨烯/聚合物复合材料导电性的影响,总结了2种改性法的优缺点,最后展望了石墨烯改性及其在聚合物导电复合材料应用方面的研究方向。     

高分子基磁性纳米复合物的研究进展

磁性纳米颗粒由于具有不同于大块样品的物理和化学性质,因而在日常生活中具有广泛的应用并且日趋复杂.因此控制磁性纳米材料的稳定性及表面的功能化就变得尤为重要.聚合物作为覆盖层可以很好地控制磁性纳米颗粒的成核、生长和团聚,此外,两者复合后还可改善聚合物的性质.评述了近些年来聚合物磁性纳米复合物的研究进展,并提出了纳米复合物需要解决的问题.     

改性纳米金刚石增强增韧医用口腔复合树脂的研究

以爆轰法合成的纳米金刚石作为填料,加入到双酚A型口腔用光固化复合树脂中,研究了纳米金刚石对树脂性能的影响.金刚石用硅烷偶联剂进行表面改性.结果发现:偶联剂化学接枝到金刚石表面,改性后的金刚石在乙醇中的分散稳定性得到提高;加入0.2%(质量分数)的改性纳米金刚石后,复合树脂的挠曲强度和硬度分别提高35.4%和29.8%,改性金刚石的增强作用明显优于未经改性的金刚石;同时金刚石的加入也改善了树脂的韧性.     

不同结晶性能聚合物/纳米SiO2复合材料的制备与阻隔性能

选取3种偶联剂(KH550、KH560和KH570),将纳米SiO2进行改性,并采用熔融共混法分别与4种结晶性能不同的聚合物(HDPE、PP、PVC和PC)共混制备了一系列纳米复合材料(0～5%(质量分数)SiO2),并吹塑成薄膜。采用红外光谱(IR)、差示扫描量热仪(DSC)及扫描电镜(SEM)对纳米SiO2和复合材料的结构进行了表征,并对复合材料的力学性能、阻隔性能等进行了表征。结果表明,纳米SiO2与偶联剂均形成化学键合,改性后的纳米SiO2在各聚合物中分散较好,且在聚合物中起到异相成核的作用。在相同纳米SiO2含量下,SiO2对结晶性能不同的聚合物的结晶改善情况有差异,且纳米SiO2的异相成核作用在结晶性聚合物中更为明显,能使复合材料的结晶更为完善,结晶性能的改变与复合材料的阻隔性能能够形成一定关系。