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【数控培训】纳米复合材料的制备方法
已阅[493]次[2013/4/13]

 纳米复合材料中无机与无机材料的复合方法基本是共混的方式,所以,纳米复合材料的制备方法主要是研究无机纳米粉体与有机化合物(聚合物)之间的复合。以聚合物为载体的无机纳米复合材料综合了无机、有机、纳米材料的优良特性,在生物、医药、光学、电子学等领域有着广阔的应用前景,并将成为最有应用性的一类纳米材料。 

    纳米复合材料的制备分为物理法和化学法两种,以化学方法为多。在化学法中是以化学原理为依据,从纳米复合材料化学组成、结构、性质、化学反应、复合原理及其变化规律进行设计、合成和制备纳米复合材料。纳米复合材料的制备方法主要有以下几种。

    一、填充法

   这种方法属于物理法,就是直接将纳米粉体添加到聚合物基体中,是一种常用的比较简单和易于实行的方法。在纳米微粒与聚合物材料直接混合中,混合的形式可以是溶液、乳液,也可以是熔融等。一般,纳米粉体形式制备完成的为粉状物,但聚合物可以有溶液、乳液或固体。例如,利用反相胶乳制备纳米Ti02粒子,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中与聚酰亚胺溶液共混,制备出的纳米TiO2复合材料就是溶液法共混。这种方法存在一定的缺陷,即所得复合体系的纳米单元空间分布参数一般难以确定,且纳米微粒易于团聚,纳米相在有机聚合物基体中产生相分离,影响复合材料的物理性能。再如,表面修饰的纳米Si02与聚丙烯酸乳液的共混属于乳液法。该法得到的纳米复合材料,相对而言,分散均匀,没有相分离,这也取决于工艺过程和控制参数。

    二、原位合成法

    原位合成法又分为纳米微粒原位复合、聚合物基体原位复合、两相同步原位复合等。这种方法的基本原理是:在聚合物中生成纳米微粒,聚合物单体在纳米微粒间聚合,纳米微粒的生成和聚合物的聚合同时进行,以得到分散均匀,相容性好的纳米复合材料。这种方法得到的纳米复合材料充分体现出了纳米微粒的优越性能以及与聚合物之间形成的协同效应。

    1.纳米微粒原位聚合法

    纳米微粒原位聚合法是利用聚合物特有的官能团对金属离子的络合吸附及基体对反应物运动的空间位阻,或是基体提供的纳米级空间限制,从而进行原位反应生成纳米微粒,构成纳米复合材料。其采用的生成纳米微粒的前躯体有有机金属化合物、高分子官能团上吸附(如螯合等)的金属离子等。而纳米单元生成的反应方式有辐射、加热、光照、气体反应和溶液反应等多种形式,常被用于制备纳米金属、纳米硫化物和纳米氧化物等纳米单元复合的功能材料。例如,共聚物的磺酸锌盐、丙烯酸铅离聚体溶胶在良溶剂中与H2S反应,可制备多种金属硫化物的纳米复合材料;含有银盐的聚乙烯醇水溶液中,以CS2为硫源,通过水热法可得到Ag2s/聚乙烯醇纳米复合材料,其球形纳米A92S的粒径约为80~120nm;以乙烯吡啶的均聚物、衣康酸和丙烯酸的共聚物与铁盐溶液反应、成膜,形成各种复合铁离子聚合物,后经肼还原,获得磁性纳米Fe3O4的复合材料,而这种材料既有纳米铁氧体粒子的性能,又具有高分子材料易加工成型的特点。    

    2.聚合物基体原位聚合法

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