纳米二氧化硅在聚合物中的应用.pdf

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1、第26卷第8期中国塑料VoI．26，No．82012年8月CHINAPLASTICSAug．，2012纳米二氧化硅在聚合物中的应用陈希，刘咏梅(北京工商大学理学院，北京1OOO48)摘要：介绍了纳米二氧化硅(SiO)在聚合物中的应用情况，阐述了不同聚合物(包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯)添加SiOz后，其微观结构、结晶行为、力学性能、热性能、阻燃性能等的变化趋势。关键词：聚合物；纳米二氧化硅；复合材料；微观结构；结晶行为；力学性能中图分类号：TQ311文献标识码：A文章编号：1001—9278(2012)08—0016—10Appli

2、cationsofNano。Si02inPolymersCHENXi，LIUYongmei(SchoolofScience，BeijingTechnologyandBusinessUniversity，Beijing100048，China)Abstract：Applicationsofnano—silicainpolymerswereintroduced．Propertiesofpolymer／nano—silicacompositessuchasmicrostructrue，crystallizationbehavior，mechanicalproperties，th

3、ermalpropertiesandflameretardancywerereviewed．Keywords：polymer；nano—sillica；composite；microstructrue；crystallizationbehavior；mechanicalproperty广泛应用_4]。但是由于极性SiO。粒子与非极性聚合U刖罱物相容性差，且表面能高，易发生团聚，不能达到理想随着纳米技术的不断发展，纳米级无机物在聚合的复合效果。因此需要对SiO进行表面改性，来提高物中的填充复合应用也迅速发展起来。人们尝试将无其与聚合物的相容性和结合力，以得到分散性良好且机填

4、充物以纳米尺寸分散在聚合物中，形成具有特殊界面作用强的纳米复合材料。本文综述了近年来SiO空间网状结构的有机／无机纳米复合材料。这种改性在聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)、聚甲手段克服了一般无机填料添加量大且不能同时兼顾复基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯合材料力学性能、韧性和热稳定性的缺点，使聚合物的(PET)等聚合物中的研究与应用状况。综合性能得到显著改善。并且由于纳米粒子所表现出1Sio2在PP中的应用的体积效应、表面效应、小尺寸效应等，使得纳米复合材料在光学、热学、电磁学、化学等方面具有独特的性在PP中引入有成核能力的无机填料，通常会

5、导致能，对开发新型功能化复合材料具有重要意义[1]。PP晶粒尺寸变小，结晶完善程度降低，甚至在界面附SiO。是目前大规模生产和应用的无机纳米材料之近形成择优取向的结晶层，从而促进基体发生屈服变一形[，而这些界面作用的改变反过来也会显著影响到，具有独特的三维硅石结构，表面富含羟基，有较高的表面活性和较高比表面积，其超细效应以及与聚合材料的力学性能、热性能及其他性能。物间的强界面作用能够全面提升高分子材料的综合性1．1Si02对PP微观结构与结晶行为的影响能，在塑料、橡胶、涂料和催化剂等许多领域都有着20世纪8O年代，有研究者_8]从热力学角度对SiOz粒子介入聚合物结晶行为

6、所产生的影响做出了解释，收稿日期：2012—07—09聚合物与填料间亲和性的改善可以降低成核过程的自*联系人，liuym@btbu．edu．cn由能，从而有利于异相成核。因此，异相表面对聚合物2012年8月中国塑料基体吸引作用越强，分子链就越容易结晶。考虑到极韧性差、收缩率大等缺点，提高其拉伸强度和冲击强性SiO粒子与非极性的聚合物基体相容性不是很好，度。柯扬船等l_1们考察了SiO对PP的影响，发现在一因此需采用物理或化学手段对纳米粒子表面进行改定填充范围内，SiO表现出良好的增韧效果。邬润德性。常用的改性方法有表面活性剂改性、偶联剂改性、等l_1]就SiO改性PP体系

7、力学性能进行了研究，结果原位聚合改性以及接枝或嵌段相容改性等。表明，SiOz添加量在2左右时，PP的拉伸强度提高从图1可以看出，通常情况下，纯PP熔体冷却结了1O、拉伸弹性模量提高了3O、冲击强度提高了晶时倾向于生成尺寸粗大的球晶，在偏光显微镜的正80。但当添加量过高时，SiO容易在PP熔体内团交偏振片下呈现出轮廓分明的十字形消光图形lg。当聚，受到外力冲击时易形成大量空洞和裂纹，导致PPSiOz颗粒加入到PP中后迅速充当了成核剂，PP成核体系的综合性能降低。方式变为异相成核，以SiO粒子为晶核开始生长，当球但正因为SiOz表