聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合材料的剥离机理与网络结构 (2006年)

对本课题组近年来有关聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究内容及重要的研究成果进行了综述。熔体插层法是一种制备聚合物基层状硅酸盐纳米复合材料简便而有效的方法，也是所有目前制备方法中最可能实现产业化的方法。这种制备方法的一个显著特点就是涉及剪切场。对蒙脱土在剪切场中的形态发展和剥离机理进行了研究，这将对在实际熔融加工过程中制备剥离型纳米复合材料具有重要的指导意义。纳米级分散的蒙脱土粒子在含量达到一定程度时会形成介观网络结构，大分子链的运动和松弛会受到限制。同时这种介观填料网络还会对宏观性能产生影响。运用动态保压技 ### 聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合材料的剥离机理与网络结构 #### 一、概述 本文综述了四川大学高分子科学与工程学院傅强等人关于聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究成果。研究重点在于熔体插层法制备聚合物基层状硅酸盐纳米复合材料的过程及其机理，特别是剪切场在这一过程中的作用。此外，还探讨了纳米级分散的蒙脱土粒子在一定浓度下形成的介观网络结构及其对复合材料性能的影响。 #### 二、熔体插层法制备纳米复合材料 **熔体插层法**是一种简单有效的制备聚合物基层状硅酸盐纳米复合材料的方法，被认为是最有可能实现产业化的制备技术之一。这种方法的一个显著特点是利用了剪切场来促进层状硅酸盐（如蒙脱土）的分散和剥离。通过控制剪切力的作用，可以有效地实现蒙脱土颗粒在聚合物基体中的均匀分布，并最终得到纳米尺度的分散状态。 #### 三、剪切场中的形态发展和剥离机理 在实际熔融加工过程中，蒙脱土颗粒在剪切场中的行为对于制备高质量的纳米复合材料至关重要。研究发现，在特定的剪切条件下，蒙脱土层可以通过剪切力的作用逐渐剥离并分散于聚合物基体中。这一过程不仅依赖于剪切速率，还受到聚合物的粘度和温度等因素的影响。 #### 四、介观网络结构的形成与影响 当纳米级分散的蒙脱土粒子在复合材料中的含量达到一定水平时，这些粒子之间会相互连接形成介观网络结构。这种网络结构的存在可以限制大分子链的运动和松弛，从而影响复合材料的力学性能和其他物理性能。具体而言，蒙脱土网络能够提高复合材料的模量、热稳定性以及阻隔性能等。 #### 五、动态保压技术的应用 为了进一步改善复合材料的微观结构，研究团队采用了动态保压技术。在这种技术中，往复剪切场在注塑过程中被施加到复合材料熔体上，导致复合材料在冷却固化阶段经历周期性的剪切力作用。这种方法能够促使复合材料形成特殊的多层次分散和取向结构，从而提高了复合材料的整体性能。 #### 六、结论与展望 通过对熔体插层法制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究，揭示了剪切场在剥离和分散层状硅酸盐过程中的关键作用。介观网络结构的形成对于优化复合材料性能具有重要意义。未来的研究方向包括进一步探索剪切条件对剥离效果的影响、优化制备工艺以获得更稳定的纳米复合材料以及深入探究介观网络结构与宏观性能之间的关系。随着研究的不断深入和技术的进步，聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合材料有望在更多领域得到应用。