聚合物納米復合材料

前言

聚合物納米復合材料通常定義為聚合物基體與至少一維是納米范疇的添加劑所組成的混合物。這些添加劑可以是一維（如碳納米管和纖維）、二維（包括層狀礦物，如粘土）或者三維（包括球狀粒子）的。過去十年間，聚合物納米復合材料引起了學界和業(yè)界的極大關注，因為加入少量納米添加劑就會使它們具有優(yōu)異的力學性能，如彈性模量和強度，這是由于與微米級和更粗的添加劑相比，納米添加劑的比表面積更大。聚合物納米復合材料其他的優(yōu)良性能包括阻隔性、阻燃性、抗劃傷／耐磨性以及光學、磁性和電性能。本書涵蓋了有關聚合物基復合材料的基礎及應用研究，并指出了高性能納米復合材料進一步的發(fā)展方向。全書包括兩部分，第一部分包含12章，介紹以層狀硅酸鹽為添加劑的聚合物納米復合材料，如聚酰胺（第1章）、聚丙烯（第4章）、聚苯乙烯（第5章）、聚對苯二甲酸丁二醇酯（第9章）、聚丙烯酸乙酯（第6章）、環(huán)氧樹脂（第2章）、生物降解聚合物（第3章）、水溶性聚合物（第8章）、丙烯酸酯感光聚合物（第7章）和橡膠（第12章）。除了聚合物／粘土納米復合材料的合成與結構特征，還討論了它們獨特的物理性質，如阻燃性（第10章）和氣／液阻隔性（第11章）。另外，討論了聚合物／粘土納米復合材料的結晶行為以及聚合物與粘土間化學相容性對粘土分散性的重要影響。本書第二部分共8章，介紹了最近采用其他添加劑的納米復合材料，如碳納米管、石墨、納米粒子以及其他無機.有機雜化體系的進展。自1991年發(fā)現碳納米管以來，由于其優(yōu)異的彈性模量、彎曲強度、長徑比、導電性和導熱性、化學和熱穩(wěn)定性以及吸附性，引起了人們極大的關注。第13和14章是有關碳納米管的增強。第13章還介紹了碳納米管／環(huán)氧樹脂復合材料的力學性能和長期性能；第14章則介紹了以碳納米管作為纖維，以C6。晶體為基體的納米復合材料的制備及應用潛力。另有三章是有關功能性的聚合物納米復合材料，討論了為實現特定功能而填充功能性納米粒子的聚合物納米復合材料的設計與制備（第15章），磁性聚合物納米復合材料的合成與表征（第17章），以及導電的聚合物／石墨納米復合材料（第19章）。

內容概要

　　《聚合物納米復合材料》共兩部分、20章。第一部分為層狀硅酸鹽與各種高分子基體復合材料的制備、結構和性能；第二部分為碳納米管、納米粒子和無機-有機雜化體系在高分子改性中的應用，反映了聚合物納米復合材料的最近研究進展。　　《聚合物納米復合材料》可供從事高分子納米復合材料研究、生產者以及相關高等院校的師生使用。

作者簡介

作者:(澳)Yiu-Wing Mai

書籍目錄

譯叢序言譯者的話前言第一部分 層狀硅酸鹽第1章 聚酰胺/粘土納米復合材料31.1 引言31.2 尼龍6-粘土雜化材料（NCH）31.3 尼龍6-粘土雜化材料的制備41.4 NCH的表征51.5 NCH的晶體結構（Kojima,1995）101.6 NCH的性能（Kojima,1933a）151.7 用不同類型的粘土制備NCH（Usuki，1995）181.8 NCH制備方法的改進191.9 其他種類尼龍211.10 結論221.11 發(fā)展趨勢221.12 參考文獻22第2章 基于層狀硅酸鹽及其他納米結構填料的環(huán)氧納米復合材料242.1 引言242.2 環(huán)氧-層狀硅酸鹽納米復合材料252.3 基于其他納米填料的環(huán)氧納米復合材料382.4 三元環(huán)氧納米復合體系392.5 未來趨勢422.6 參考文獻43第3章 生物降解聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料463.1 引言463.2 生物降解聚合物的定義和分類473.3 生物降解聚合物的性能與缺點473.4 聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料工藝473.5 層狀硅酸鹽的結構和性能493.6 納米復合材料的表征技術503.7 生物降解聚合物及其納米復合材料513.8 性能663.9 生物降解性783.10 熔體流變學以及結構和性能的關系823.11 生物降解納米復合材料的發(fā)泡工藝893.12 結論923.13 致謝923.14 參考文獻93第4章 聚丙烯層狀硅酸鹽納米復合材料1054.1 引言1054.2 化學相容性和復合1064.3 納米結構1084.4 性能1154.5 結論1194.6 致謝1204.7 參考文獻120第5章 聚苯乙烯粘土納米復合材料1245.1 引言1245.2 有機改性粘土1255.3 表面引發(fā)聚合（SIP）1275.4 間規(guī)聚苯乙烯（s-PS）粘土納米復合材料1315.5 納米復合材料的性能1345.6 結論1405.7 參考文獻140第6章 聚丙烯酸乙酯/膨潤土納米復合材料1436.1 引言1436.2 原料和表征1446.3 原位乳液聚合反應合成PEA/膨潤土納米復合材料1456.4 由乳液制備PEA/膨潤土納米復合材料澆鑄膜及其微結構1466.5 PEA/膨潤土納米復合材料的性能1486.6 結論和未來趨勢1536.7 致謝1536.8 參考文獻154第7章 粘土丙烯酸酯納米復合感光聚合物1567.1 引言1567.2 粘土-丙烯酸酯納米復合材料的制備1577.3 粘土-丙烯酸酯納米復合材料的性能1627.4 結論1677.5 參考文獻168第8章 基于水溶性聚合物和未改性蒙脫土的納米復合材料1728.1 引言1728.2 Na+蒙脫土在水溶性聚合物中的分散1738.3 結晶行為1768.4 納米復合材料的結構和結晶行為概述1858.5 聚乙烯醇/Na+蒙脫土復合物的性能1868.6 結論1938.7 參考文獻193第9章 聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）基納米復合材料1969.1 引言1969.2 PBT的共混法沖擊改性1979.3 PBT/有機粘土納米復合材料2009.4 EVA/有機粘土納米復合材料2039.5 PBT/EVA-g-MAH/有機粘土三元納米復合材料2069.6 結論2109.7 致謝2129.8 參考文獻212第10章 聚合物層狀硅酸鹽納米復合材料的可燃性和熱穩(wěn)定性21410.1 引言21410.2 納米復合材料和火災21510.3 阻燃劑作用機理21510.4 納米復合材料和常規(guī)阻燃劑22210.5 結論和未來發(fā)展趨勢22310.6 參考文獻224第11章 聚合物粘土納米復合材料的阻隔性能22911.1 引言22911.2 聚合物阻隔性能的研究背景22911.3 實驗方法23211.4 有關聚合物納米復合材料的滲透和擴散模型23311.5 聚合物納米復合材料的擴散系數23611.6 聚合物納米復合材料的吸附23811.7 聚合物納米復合材料的滲透性23911.8 結論及未來趨勢24311.9 參考文獻244第12章 橡膠-粘土納米復合材料24812.1 引言24812.2 橡膠（彈性體）概述24812.3 橡膠工業(yè)中使用的主要填料25112.4 橡膠交聯(lián)體系25312.5 橡膠-粘土納米復合材料的類型25412.6 橡膠-粘土納米復合材料性能的比較26312.7 結論26612.8 參考文獻266第二部分 納米管、納米粒子和無機-有機雜化體系第13章 單壁碳納米管環(huán)氧復合材料27313.1 引言27313.2 力學性能27413.3 碳納米管-聚合物界面27913.4 單向CNT/環(huán)氧樹脂復合材料的長期性能28613.5 結論29213.6 參考文獻293第14章 球殼碳/碳納米管復合材料29814.1 引言29814.2 拉伸工藝制備復合材料30014.3 超高壓燒結制備復合材料30814.4 應用潛力31414.5 結論32014.6 參考文獻320第15章 功能納米粒子填充的聚合物納米復合材料32315.1 引言32315.2 用于發(fā)光二極管的有機和高分子材料32315.3 器件用發(fā)光聚合物32515.4 發(fā)光聚合物的光氧化32615.5 納米粒子提高發(fā)光聚合物壽命的方法32815.6 結論及未來趨勢33915.7 參考文獻339第16章 聚合物/碳酸鈣納米復合材料34216.1 引言34216.2 納米碳酸鈣的制備和表面改性34216.3 聚合物/CaCO3納米復合材料的制備34616.4 表征34816.5 應用35816.6 結論及展望35916.7 參考文獻360第17章 磁性聚合物納米復合材料36517.1 引言36517.2 磁性聚合物納米復合材料的分類36617.3 合成37017.4 表征37617.5 磁性38517.6 未來趨勢38817.7 參考文獻389第18章 酚醛樹脂二氧化硅有機無機雜化納米復合材料40418.1 引言40418.2 實驗40618.3 IPTS作為偶聯(lián)劑的結果41018.4 GPTS作為偶聯(lián)劑的結果41718.5 結論42218.6 參考文獻422第19章 聚合物/石墨納米復合材料42619.1 引言42619.2 石墨的特點42719.3 聚合物/石墨納米復合材料的結構43419.4 聚合物/石墨納米復合材料的制備43419.5 性能44119.6 結論44319.7 致謝44419.8 參考文獻444第20章 耐磨聚合物納米復合材料：制備與性能45120.1 引言45120.2 表面處理45220.3 復合材料制備45720.4 耐磨性能及機理46620.5 結論和未來發(fā)展趨勢47520.6 致謝47520.7 參考文獻476

章節(jié)摘錄

插圖：（3）熔融插層。最近熔融插層成為了制備聚合物／層狀硅酸鹽納米復合材料的標準工藝，并且和近來的工業(yè)技術發(fā)展相適應。在聚合物溶液插層過程中，大量的溶劑分子解吸出來以便聚合物分子進入。解吸出來的溶劑分子自由度直線上升，熵的增加被受到束縛的聚合物鏈構象熵的減少所抵消。所以，直接熔融插層比溶液插層有更多的優(yōu)點。例如，對聚合物來說，直接熔融插層是非常特殊的，可以得到以前不可能得到的新的雜化物。此外，不使用溶劑使得直接熔融插層成為一種環(huán)境友好和經濟上可行的方法。此工藝過程涉及聚合物在軟化點溫度之上與OMLS混合物在靜態(tài)或剪切下的退火。退火過程中，聚合物鏈從本體聚合物擴散進入硅酸鹽片層之間的縫隙。依據聚合物鏈向硅酸鹽縫隙滲入程度的不同，可以得到由插層到剝離的納米復合材料。實驗結果表明，聚合物插層的效果極大地依賴于硅酸鹽的功能化和組分之間的相互作用。而且，本文作者還發(fā)現：考慮到表面活性劑的大小和單位面積上的數目，OMLS最優(yōu)層間結構有利于納米復合材料的形成，并且聚合物的插層依賴于OMLS和聚合物基體間的極性相互作用。

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