聚合物基纳米复合材料的制备方法及其性能

聚合物基纳米复合材料的制备方法及其性能林永红;潘利华【摘要】聚合物基纳米复合材料PNC以其宏观复合材料无法替代的优势日益获得学术界和企业界的青睐.材料在纳米尺度上的复合,将产生高性能化和功能化.这里着重分析和讨论了聚合物基纳米复合材料的制备方法以及材料的优异性能.期刊名称】《东华大学学报（自然科学版）》年(卷),期】2003(029)006【总页数】4页（P131-134）【关键词】纳米复合材料;纳米分散相;纳米效应【作者】林永红;潘利华【作者单位】东华大学材料科学与工程学院,上海,200051;东华大学材料科学与工程学院,上海,200051【正文语种】中文【中图分类】基础科学第29卷第6期2003年12月东华大学学报（自然科学版）JOURNALOFOONGHUAUNIVERSITYVol.Z!J,No.6Dec.2003聚合物基纳米复合材料的制备方法及其性能林永红，潘利华〈东华大学材料科学与工程学院，上海，200051）摘要聚合物基纳米复合材料PNC以其宏观复合材料无法替代的优势日益获得学术界和企业界的青睐．材料在纳米尺度上的复合，将产生高，除能化和功能化．这里着重分析和讨论了聚合物基纳米复合材料的制备方法以及材料的优异性能．关键词：纳米复合材料，纳米分散相，纳米效应中图法分类号,TB324纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一维小于lOOnm的复合材料。纳米分散相的比表面积非常大，约100m2/g，分散相与基体间具有强烈的界面相互作用，因此纳米复合材料往往表现出不同于一般宏观复合材料的力学性能、热学性能、电磁学性能以及光学性能等，成为21世纪重点发展的新型材料。聚合物基纳米复合材料(PolymericNanocom阳site)则是以高聚物为基体，与金属粒子、无机非金属粒子或片层以及有机物等进行纳米级复合而得到的一种性能优异的材料[卜”。1聚合物基纳米复合材料PNC的制备1.1聚合物基纳米复合材料的种类聚合物基纳米复合材料主要有3种：(1)有机／有机复合材料。聚合物分子复合材料是聚合物基纤维增强复合材料的引申和发展，即作为增强剂的刚性棒状高分子以分子水平(直径10nm左右〉分散在柔性高分子基体中。其突出代表是聚合物／热致液晶高聚物TLCP，聚合物／溶致液晶高聚物LLCP原位复合材料。美国阿克隆大学Harris和Cheng以及德国汉堡大学Kricheldorfl町等在分子复合材料的研究中非常活跃并取得了突破性进展。Hu等用反应性增容与分子链的聚合扩链同时进行的方法，控制聚合诱导相分离过程，制备纳米级分散的纳米共混物；Inoue等发现在反应性共混中原位生成的接枝或嵌段大分子独特的界面行为，即界面拨收稿日期：2002-07-05出(pullout)，从而在基体聚合物中产生的纳米级(~40nm)分散相，成功地研制了耐高温聚酷胶、超韧聚合物和热塑性弹性体[l凹的。另外，有机纳米微球的制备，有机一有机分子间的杂化以及核一壳结构和互穿网络结构等有机纳米复合材料的研究均实现了材料性能优化和可控性。(2)聚合物／层状元机物复合材料。无机物以单层片状或层状形态分散于有机高分子聚合物中。无机物一般具有片层状(鳞片状)结构，其片层间距一般在零点几到几个纳米之间，层间往往还具有活性，以便有机高分子能插人其中进行反应或者聚合。层状元机物有：①石墨或其他天然以及人工合成的层状硅酸盐化合物，如天然层状硅酸盐、滑石、云母、粘土和蛇纹石等以及人工合成的层状沸石，铿蒙脱石和氟惺蒙脱石等［17)；②层状金属氧化物，如：V2Os,Mn03,W03等，这些氧化物往往具有特殊的功能，如半导性、电致变色等；③层状过渡金属二硫化物或硫代亚磷酸盐，孑L。马CM二Ti,Zr,Hf,V等；X二S,Se),AM乌CM=Ti,V,Cr,Mn等；A二碱金属〉和MP兀CM=1龟，V,Mn,Fe等〉；④层状金属盐类化合物，双氢氧化物等。(3)聚合物／：无机纳米粒子复合材料间。聚合物／无机纳米粒子复合材料是以纳米级无机粒子填充到聚合物当中去的。由于小尺寸等效应使材料具有光、电、磁、热和化学活性等功能，并赋予材料良好的第29卷第6期2003年12月东华大学学报(自然科学版)VoLZJ,No.6Dec.2003聚合物基纳米复合材料PNC以其宏观复合材料无法替代的优势日益获得学术界和企业界的青睐．材料在纳米尺度上的复合，将产生高，除能化和功能化．这里着重分析和讨论了聚合物基纳米复合材料的制备方法以及材料的优异性能．关键词：纳米复合材料，纳米分散相，纳米效应纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一维小于lOOnm的复合材料。纳米分散相的比表面积非常大，约100m2/g，分散相与基体间具有强烈的界面相互作用，因此纳米复合材料往往表现出不同于一般宏观复合材料的力学性能、热学性能、电磁学性能以及光学性能等，成为21世纪重点发展的新型材料。聚合物基纳米复合材料(PolymericNanocom阳site)则是以高聚物为基体，与金属粒子、无机非金属粒子或片层以及有机物等进行纳米级复合而得到的一种性能优异的材料［卜”。聚合物基纳米复合材料的种类聚合物基纳米复合材料主要有3种：(是聚合物基纤维增强复合材料的引申和发展，即作为增强剂的刚性棒状高分子以分子水平(直径10nm左右〉分散在柔性高分子基体中。其突出代表是聚合物/热致液晶高聚物TLCP，聚合物/溶致液晶高聚物LLCP原位复合材料。美国阿克隆大学Harris和Cheng以及德国汉堡大学Kricheldorfl町等在分子复合材料的研究中非常活跃并取得了突破性进展。Hu行的方法，控制聚合诱导相分离过程，制备纳米级分散的纳米共混物；Inoue等发现在反应性共混中原位生成的接枝或嵌段大分子独特的界面行为，即界面拨出(pullout),从而在基体聚合物中产生的纳米级(~40nm)分散相，成功地研制了耐高温聚酷胶、超韧聚合物和热塑性弹性体［I凹的。另外，有机纳米微球的制备，有机一有机分子间的杂化以及核一壳结构和互穿网络结构等有机纳米复合材料的研究均实现了材料性能优化和可控性。(2)聚合物／层状元机物复合材料。无机物以单层片状或层状形态分散于有机高分子聚合物中。无机物一般具有片层状(鳞片状)结构，其片层间距一般在零点几到几个纳米之间，层间往往还具有活性，以便有机高分子能插人其中进行反应或者聚合。层状元机物有：石墨或其他天然以及人工合成的层状硅酸盐化合物，如天然层状硅酸盐、滑石、云母、粘土和蛇纹石等以及人工合成的层状沸石，铿蒙脱石和氟惺蒙脱石等［17);②层状金属氧化物，如：V2Os,Mn03,W03等，这些氧化物往往具有特殊的功能，如半导性、电致变色等；③层状过渡金属二硫化物或硫代亚磷酸盐，孔。马CM二Ti,Zr,Hf,V等；X二S,Se),AM乌CM=Ti,V,Cr,Mn等；A二碱金属〉和MP兀CM=1龟，V,Mn,Fe等〉；④层状金属盐类化合物，双氢氧化物等。(3)聚合物／：无机纳米粒子复合材料间。聚合物／无机纳米粒子复合材料是以纳米级无机粒子填充到聚合物当中去的。由于小尺寸等效应使材料具有光、电、磁、热和化学活性等功能，并赋予材料良好的132第29卷硬度、耐磨性等。无机纳米微粒与有机分子的杂化可制备非线性光学材料，从而提高材料的热稳定性及非线性光学性能。1.2聚合物基纳米复合材料的制备方法1.2.1共混法共1昆法是指制备出纳米粒子，然后再通过各种方式与有机聚合物混合，其典型方法有3种：(1)溶液共混法。即在聚合物溶液中加入纳米粒子，充分搅拌溶液，使之分散均匀，然后再除去溶剂。此法的难点是如何防止纳米粒子的团聚问题。(2)乳液共混法。其方法与溶液共i昆法相似，主要是用于聚合物难于溶解的情况。(3)熔融共混法。先对纳米粒子进行表面处理，防止其团聚，然后再加入到聚合物中去，在熔融状态下进行共混。共混法的优点在于纳米粒子与材料的合成分步进行，可控制纳米粒子的形态和尺寸，但是纳米粒子容易团聚，均匀分散困难。共混法一般应用于聚合物／无机纳米粒子复合体系，也可应用于聚合物分子复合材料。1.2.2原位分散聚合法此方法应用原位填充，使纳米粒子在单体中均匀分散，然后进行聚合反应，既实现了填充粒子的均匀分散，同时又保证了粒子的纳米特性。在原位填充过程中，基体只经过一次聚合成型，不需要加工，避免了由此产生的热降解，从而可以保证基体各种性能的稳定。1.2.3层问插入法层间插人法是有机纳米复合物制备的重要方法。许多无机化合物都具有典型的层状结构，可以嵌入有机物，通过合适的方法将聚合物插入其中，便可获得有机纳米复合物。根据插层形式的不同可分为三类：(1)插层聚合法。一般是将高聚物单体或插层剂和层状元机物分别溶解到某一种溶剂中，充分分散溶解后再混合在一起，使单体进入无机物层间，然后在合适的条件下使高聚物单体进行聚合的方法。在此过程中，单体不断插入聚合，使片层之间进一步扩大甚至解离，最终使层状硅酸盐填料在聚合物基体中达到纳米尺寸的分散，从而获得纳米级复合材料。此方法的典型应用是聚酷亚胶PI/蒙脱土体系和尼龙PA/蒙脱土体系。应用此方法的PA/蒙脱土体系已经工业化，用于生产汽车部件制品。(2)溶液插层法。即将聚合物大分子和层状无机物一起加入某一溶液，搅拌使其分散在溶液中，并实现高聚物的层间插入。这一方法的最大好处是简化了复合过程，制得的材料性能更加稳定。此方法适用于聚氧乙烯PEO/蒙脱土体系。(3)熔体插层法。它是将层状元机物与高聚物海合，再将混合物加热到软化点以上，实现高聚物插入层状元机物的层间。该方法的优点是不需要其它介质，不污染环境，操作简单，适用面广。现已实现的有PEO/蒙脱土，聚苯乙烯PS/蒙脱土纳米材料。层间插入法主要适用于有机聚合物/元机物混杂物这一类。现在已有很多的高分子聚合物应用这种方法而制得聚合物纳米材料。1.2.4溶肢一凝肢法即使用烧氧金属或金属盐等前驱物和有机聚合物的共溶剂在有聚合物存在时在共溶剂体系中使前驱物水解和缩合。该方法的优点是反应条件温和，分散均匀，甚至可以达到“分子复合”的水平；其缺点为前驱物大都是正硅酸烧基醋，价格昂贵而且有毒，干燥过程中由于溶剂、小分子的挥发、材料内部产生收缩应力，导致材料脆裂。溶胶一凝胶法是一种古老的方法，主要用于有机纳米复合物的制备。1.2.5母料法即用溶液共混法制得复合体，然后再将此复合体与基体混合，配成相应体积含量的复合材料。由于一般改进力学性能时，纳米粒子的用量都很少，所以此法可以方便地进行配比，而且大大降低了成本和工艺上的难度。该法可用于聚合物／无机纳米粒子复合体系的制备。2聚合物基纳米复合材料PNC的优异性能及应用2.1纳米粒子的特性(1)表面与界面效应［印刷］。由于纳米微粒尺寸小，表面能高，比表面积大，位于表面的原子占相当大的比例，这样，粒子上的表面原子因缺少近邻配位的原子以及高的表面能，使这些表面原子具有很强的活性，极不稳定，容易与其他原子结合。并且表面原子的活性也会引起表面电子自然构象和电子能谱的变卷硬度、耐磨性等。无机纳米微粒与有机分子的杂化可制备非线性光学材料，从而提高材料的热稳定性及非线性光学性能。共1昆法是指制备出纳米粒子，然后再通过各种方式与有机聚合物混合，其典型方法有3种：(1)溶液共混法。即在聚合物溶液中加入纳米粒子，充分搅拌溶液，使之分散均匀，然后再除去溶剂。此法的难点是如何防止纳米粒子的团聚问题。(2)乳液共混法。其方法与溶液共i昆法相似，主要是用于聚合物难于溶解的情况。(3)熔融共混法。先对纳米粒子进行表面处理，防止其团聚，然后再加入到聚合物中去，在熔融状态下进行共混。共混法的优点在于纳米粒子与材料的合成分步进行，可控制纳米粒子的形态和尺寸，但是纳米粒子容易团聚，均匀分散困难。共混法一般应用于聚合物／无机纳米粒子复合体系，也可应用于聚合物分子复合材料。此方法应用原位填充，使纳米粒子在单体中均匀分散，然后进行聚合反应，既实现了填充粒子的均匀分散，同时又保证了粒子的纳米特性。在原位填充过程中，基体只经过一次聚合成型，不需要加工，避免了由此产生的热降解，从而可以保证基体各种性能的稳定。层间插人法是有机纳米复合物制备的重要方法。许多无机化合物都具有典型的层状结构，可以嵌入有机物，通过合适的方法将聚合物插入其中，便可获得有机纳米复合物。根据插层形式的不同可分为三类：(1)插层聚合法。一般是将高聚物单体或插层剂和层状元机物分别溶解到某一种溶剂中，充分分散溶解后再混合在一起，使单体进入无机物层间，然后在合适的条件下使高聚物单体进行聚合的方法。在此过程中，单体不断插入聚合，使片层之间进一步扩大甚至解离，最终使层状硅酸盐填料在聚合物基体中达到纳米尺寸的分散，从而获得纳米级复合材料。此方法的典型应用是聚酷亚胶PI/蒙脱土体系和尼龙PA/蒙脱土体系。应用此方法的PA/蒙脱土体系已经工业化，用于生产汽车部件制品。物一起加入某一溶液，搅拌使其分散在溶液中，并实现高聚物的层间插入。这一方法的最大好处是简化了复合过程，制得的材料性能更加稳定。此方法适用于聚氧乙烯PEO/蒙脱土体系。(3)熔体插层法。它是将层状元机物与高聚物海合，再将混合物加热到软化点以上，实现高聚物插入层状元机物的层间。该方法的优点是不需要其它介质，不污染环境，操作简单，适用面广。现已实现的有PEO/蒙脱土，聚苯乙烯PS/蒙脱土纳米材料。层间插入法主要适用于有机聚合物/元机物混杂物这一类。现在已有很多的高分子聚合物应用这种方法而制得聚合物纳米材料。即使用烧氧金属或金属盐等前驱物和有机聚合物的共溶剂在有聚合物存在时在共溶剂体系中使前驱物水解和缩合。该方法的优点是反应条件温和，分散均匀，甚至可以达到“分子复合”的水平；其缺点为前驱物大都是正硅酸烧基醋，价格昂贵而且有毒，干燥过程中由于溶剂、小分子的挥发、材料内部产生收缩应力，导致材料脆裂。即用溶液共混法制得复合体，然后再将此复合体与基体混合，配成相应体积含量的复合材料。由于一般改进力学性能时，纳米粒子的用量都很少，所以此法可以方便地进行配比，而且大大降低了成本和工艺上的难度。该法可用于聚合物／无机纳米粒子复合体系的制备。(1)表面与界面效应［印刷］。由于纳米微粒尺寸小，表面能高，比表面积大，位于表面的原子占相当大的比例，这样，粒子上的表面原子因缺少近邻配位的原子以及高的表面能，使这些表面原子具有很强的活性，极不稳定，容易与其他原子结合。并且表面原子的活性也会引起表面电子自然构象和电子能谱的变6期林永红等：聚合物基纳米复合材料的制备方法及其性能133化，从而给予纳米粒子低密度、低流动速率、高吸气性以及高混合等特性。(2)小尺寸效应。光吸收显著增加；产生吸收峰的等离子共振频移；磁有序态向磁无序态转变；超导相向正常相转变；声子谱发生改变等等。这些小尺寸效应可应用于一些新兴领域，如：纳米尺寸的强磁性颗粒，当颗粒尺寸为单磁临界尺寸时，具有很高的矫顽力，可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等等；通过改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移，还可以制得具有一定频宽的微波纳米吸收材料，可用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。(3)量子尺寸效应。当粒子尺寸下降到最低值时，纳米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级。当能级间距a大于热能、磁能、静磁能、光子能量或者聚集态能时，就会导致纳米级颗粒的磁、光、声、热、电以及超导性与宏观特性有显著的不同。2.2热性能聚酷亚胶是一类具有很好耐热性质的聚合物材料。由聚酌亚胶制得的氮化铝ALN/PI纳米级复合材料大大地提高了凹的热性能，而且由于ALN的粒径小CvIOnm)，使生成的ALN/PI复合材料性能更加稳定和均一。一般的阻燃填料加人PA6后都会在增强阻燃能力的同时，使力学性能下降。但是，粘土含量为5%的粘土/PA6复合材料却比纯PA6的热释放速率HRR小很多，而且其co和烟尘的产生量也和纯PA6相同。即在机械性能提高的情况下，阻燃性能也获得了很大的提高。这是由于粘土/PA6是复合层状结构，粘土层起到了传热作用，而且阻止了PA6分解产物的放出，从而提高了PA6基体的阻燃性。2.3力学性能聚合物基纳米复合材料普通具有高强度，高模量等力学性能。无机填料作为添加剂填充基体，可以降低制品成本，提高刚性，超导性和尺寸的稳定性。但是，这些性能的提高往往使体系的冲击强度，断裂伸长率下降。而使用纳米粒子填充，由于粒子的尺寸下降，粒子的表面积扩大，则填料与基体接触面积增大，而且由于纳米粒子表面活性中心多，可以和基体紧密结合，相容性也比较好。所以当受外力时，粒子不易与基体脱离，同时由于应力场的相互作用，在基体内产生很多的微变形区，吸收了大量的能量。所以纳米粒子既能较好地传递所承受的外应力，又能引发基体的屈服，消耗大量冲击能，从而达到同时增韧和增强的效果。2.4耐磨性能由于纳米粒子尺寸小，尺寸稳定，在材料表面均匀分布，因而聚合物基纳米复合材料的耐磨性能也得到了增强。利用液晶聚合物与聚四氟乙烯制成的“高耐磨聚囚氟乙烯合金”的耐磨性能比纯聚四氟乙烯的耐磨性高多倍。这是由于液晶聚合物的液晶微区在受热的情况下产生热迁移，形成微纤结构，冷却固化时这种微纤结构被原位固定下来，形成网状结构将聚四氟乙烯基体包络起来，极大地破坏和限制了聚四氟乙烯典型的“带状”磨损，因而极大地提高了耐磨性。2.5阻隔性能对于聚合物／层状硅酸盐PLS纳米复合材料，其气体阻隔性能比纯聚合物得到了较大的加强。聚合物基体与蒙脱土片层的良好结合，并通过控制纳米硅酸盐片层的平面取向，聚合物／层状硅酸盐PLS纳米复合材料有良好的尺寸稳定性和很好的气体（包括水蒸气）阻隔性能，如尼龙6纳米复合材料（含蒙脱土质量分数为2%）的氧气透过率与纯的尼龙6相比降低了一半，水蒸气的透过率降低了二分之一以上。正因为如此，具有优异阻隔性能的聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料在食品，特别是啤酒罐装、软饮料类、肉类和奶酶制品的包装材料市场上将有着非常巨大的潜力。2.6光电性能由于纳米粒子具有许多光、电方面的奇异性能，因此可以用它来改进聚合物的光电性能。当纳米级微粒掺和进母嗣才料并且达到纳米级分散，则这种母体就是透明的，可以散射紫外光（波长340nm）而不反射可见光（波长340~760nm），并且其吸收带偏移至这紫外区域（波长200nm左右)。因此，有纳米级分散的纳米粒子涂料可用作优良的罩光漆。它是透明的并且可以屏蔽紫外光，这就可以大大增加其保光、保色及抗衰老性能。将Ti02添加在轿车用金属闪光漆中，不但能使涂层产生良好的色彩效果，而且可明显提高轿车漆的耐候性。在聚氯乙烯PVC中加人硅氧基纳米微粉，由于纳米粒子的小尺寸效应，使纳米粒子的微孔可以吸收紫外光，同时由于硅氧基化合物的特性，对紫外光可以全反射，因此避免了PVC吸收紫外光而产生降解，从而提高了它的耐老化性能。2.7加工性能由于有了纳米微粒的加人，聚合物基纳米复合材料结晶速度明显加快，熔体的强度增大而粘度降低，6期林永红等：聚合物基纳米复合材料的制备方法及其性能(2)小尺寸效应。光吸收显著增加；产生吸收峰的等离子共振频移；磁有序态向磁无序态转变；超导相向正常相转变；声子谱发生改变等等。这些小尺寸效应可应用于一些新兴领域，如：纳米尺寸的强磁性颗粒，当颗粒尺寸为单磁临界尺寸时，具有很高的矫顽力，可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等等；通过改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移，还可以制得具有一定频宽的微波纳米吸收材料，可用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。(3)量子尺寸效应。当粒子尺寸下降到最低值时，纳米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级。当能级间距O大于热能、磁能、静磁能、光子能量或者聚集态能时，就会导致纳米级颗粒的磁、光、声、热、电以及超导性与宏观特性有显著的不同。2.2聚酷亚胶是一类具有很好耐热性质的聚合物材料。由聚酌亚胶制得的氮化铝ALN/PI纳米级复合材料大大地提高了凹的热性能，而且由于ALN的粒径小CvIOnm)，使生成的ALN/PI复合材料性能更加稳定和均一。一般的阻燃填料加人PA6后都会在增强阻燃能力的同时，使力学性能下降。但是，粘土含量为5%的粘土/PA6复合材料却比纯PA6的热释放速率HRR小很多，而且其co和烟尘的产生量也和纯PA6相同。即在机械性能提高的情况下，阻燃性能也获得了很大的提高。这是由于粘土/PA6是复合层状结构，粘土层起到了传热作用，而且阻止了PA6分解产物的放出，从而提高了PA6基体的阻燃性。2.3力学性能聚合物基纳米复合材料普通具有高强度，高模量等力学性能。无机填料作为添加剂填充基体，可以降低制品成本，提高刚性，超导性和尺寸的稳定性。但是，这些性能的提高往往使体系的冲击强度，断裂伸长率下降。而使用纳米粒子填充，由于粒子的尺寸下降，粒子的表面积扩大，则填料与基体接触面积增大，而且由于纳米粒子表面活性中心多，可以和基体紧密结合，相容性也比较好。所以当受外力时，粒子不易与基体脱离，同时由于应力场的相互作用，在基体内产生很多的微变形区，吸收了大量的能量。所以纳米粒子既能较好地传递所承受的外应力，又能引发基体的屈服，消耗大量冲击能，从而达到同时增韧和增强的效果。2.4耐磨性能由于纳米粒子尺寸小，尺寸稳定，在材料表面均利用液晶聚合物与聚四氟乙烯制成的“高耐磨聚囚氟乙烯合金”的耐磨性能比纯聚四氟乙烯的耐磨性高多倍。这是由于液晶聚合物的液晶微区在受热的情况下产生热迁移，形成微纤结构，冷却固化时这种微纤结构被原位固定下来，形成网状结构将聚四氟乙烯基体包络起来，极大地破坏和限制了聚四氟乙烯典型的“带状”磨损，因而极大地提高了耐磨性。2.5对于聚合物／层状硅酸盐PLS纳米复合材料，其气体阻隔性能比纯聚合物得到了较大的加强。聚合物基体与蒙脱土片层的良好结合，并通过控制纳米硅酸盐片层的平面取向，聚合物／层状硅酸盐PLS纳米复合材料有良好的尺寸稳定性和很好的气体（包括水蒸气）阻隔性能，如尼龙6纳米复合材料（含蒙脱土质量分数为2%）的氧气透过率与纯的尼龙6相比降低了一半，水蒸气的透过率降低了二分之一以上。正因为如此，具有优异阻隔性能的聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料在食品，特别是啤酒罐装、软饮料类、肉类和奶酶制品的包装材料市场上将有着非常巨大的潜力。2.6光电性能由于纳米粒子具有许多光、电方面的奇异性能，因此可以用它来改进聚合物的光电性能。当纳米级微粒掺和进母嗣才料并且达到纳米级分散，则这种母体就是透明的，可以散射紫外光（波长340nm）而不反射可见光（波长340~760nm），并且其吸收带偏移至这紫外区域(波长200nm左右)。因此，有纳米级分散的纳米粒子涂料可用作优良的罩光漆。它是透明的并且可以屏蔽紫外光，这就可以大大增加其保光、保色及抗衰老性能。将Ti02添加在轿车用金属闪光漆中，不但能使在聚氯乙烯PVC中加人硅氧基纳米微粉，由于纳米粒子的小尺寸效应，使纳米粒子的微孔可以吸收紫外光，同时由于硅氧基化合物的特性，对紫外光可以全反射，因此避免了PVC吸收紫外光而产生降解，从而提高了它的耐老化性能。2.7加工性能由于有了纳米微粒的加人，聚合物基纳米复合材134有的甚至还会出现液晶，因而其注塑挤出和吹塑的加工性能更加优良。尤其是对挤出级、注塑级纳米超高相对分子质量聚乙烯，解决了超高相对分子质量聚乙烯加工方面的难题。2.8其他性能不仅如此，聚合物基纳米复合材料还有其他优异的性能，对于加工和工业应用同样有着很大意义。如它的膨胀系数比较低，密度一般为复合材料的65%~75%，具有较好的耐热性，可以广泛应用于航空、汽车、家电、电子等行业作为新型高性能的工程塑料。3结束语优越的性能使聚合物基纳米复合材料的应用前景诱人。现在已有不少的PNC出现在人们的生活当中。可以预见，随着纳米材料应用研究的深入开展，会有更多的聚合物基纳米复合材料应用于食品包装、燃料罐、电子元器件、汽车和航空等领域，为人类的生活提供更多、性能更加优异的功能化材料，使人类的生活质量进一步得到提高。参考文献[1]唐建国，胡克鳖，刘海燕，等．聚合物基金属复合材料研究进展．离分子通报，1999,4(12):40-45[2〕严海标，陈名华，鄙华兴，等．聚合物／无机纳米复合材料的制备及应用．工程塑料应用，1999,27(8):38,39[3]李强，赵竹第，欧玉春，等．尼龙6／蒙脱土纳米复合材料的结晶行为．高分子学报，1997,5(2):188-193[4]AlexanderBMJefffeyWG,CatherynLl.Characteri肖。onofthedispersionofclayinapolyetherimidenanocom阳site.Macromolecur白，2001,34:2735[5]OkamotoM,MoridaS,KotakaT.Dispersedstructureandionicconductivityofsmecticclay/polymernanocomposites.Polymer,2001,42:2685[6]OkamotoM,MoridaS,而mYH,etal.Dispersedstruchurechangeofsmecticclay/poly(methylmethacrylate)nanocomposit四byc萨阳lymerisationwith阳larcon旧nom优s.Polymer,2001,42,1201[7]HuG,CartierH.Reactiveextrusiontowardnanoblends.Macromolecules,1999,32:4713[8]ZhangB,Zl四哥Z乙HuC,etal.Controlledlivi鸣radicalpol归田ization。fst归田ninwaterdispersionsyst皿Chin四JofPolymer旬，2002[9]舒文艺•分子复合材料的研究开发现状•塑料，1995,4(2):25口。JIlukiJ,CharoeusirisombconP,Ougiza•相T,etal.R田.ctiveblendi鸣ofpolyswtonewithpolyamide:apotentialfor田,Jv,田，t-freeP叫:iarationofblockcopol归ner.Pol严n缸，1999,40:647口1]CharoensirisomboonP,InoueT,WeberMInterfacialbehaviorofblockcopolymersinsitu-formedinreactiveblendingofdissimilar归lymers.Polymer,2001,41,4483口2]Ch缸oensirisomboonP,InoueT,W阳T.Pull唱昌utofcopolymerinsitu-formedduringreactiveblending:effectofthecopolymerarchitecture.Polymer,2001,41:6907口3]PanL,ChibaT,InoueT.Reactiveblendingofpolymeramidewithpolyethylene:pull口自utofinsitu-fo口nedgraftcopol严ner.Polymer,2001,42:8825[14]PanL,InoueT,HayamiH,etal.Reactiveblendingofpol严nermidewith|阳lyethylene:pull-outofinsitu-formedgraftcopolymerandu'sapplicationforhigh-temperaturematerials.Polymer,2002,43:337[15]OhnoY,KasaharaK,Kuriy町咀T,etal.Anewto鸣heningmechanisminrubbe「modifiedpol贸nidiPolymPreprt,jpn,.SPSJ.JII11.2001口6]lnouT.Engineeringplasticsvianano-structurecontrolintwinscrewextruder.Nano-techSym|阳sium,Shanghai,2002口刀甘景铺•天然高分子化学•北京二高等教育出版社，1993,348[18]LiX,YuanQ,WangD.ASD/Sio・rTic地hibridmaterialfororg四-ic-inorganicsecond-°rdernonlinearopticas.ChinaSyntheticRubberIndustry,2001,24(4):232口9]CavicchiRE,SilsbeeRH.CoulombSuppressionofTunnelingRatefromSmallMetaParticles.PhysRewLe口，1984,52:1453[20]BallP,GarwinL.ScienceattheAtomicSeal巳Nature,1992,355:761PreparationsandPropertiesofthePolymericNanocompositeLINYong-hong,PANLi-hua(CollegeofMaterialScience&Enginee血鸣，Do鸣h皿University,Shanghai,200051)AbstractOwingtotheadvantagesovertheconventionalcomposites,polymericnanocomposites(PNC)haveattractedmuchmoreattention.Thecomponentsintegratedatthenanolevelwillgeneratehighperformanceand/orfunctionalizationoffinalproducts.Inthispaper,preparationmethodsandpropertiesofvariouspolymericnanocompositearereviewedanddiscussedindetail.Keywords:nanocomposite,nanodispersedphase,nano-effect有的甚至还会出现液晶，因而其注塑、挤出和吹塑的加工性能更加优良。尤其是对挤出级、注塑级纳米超高相对分子质量聚乙烯，解决了超高相对分子质量聚乙烯加工方面的难题。2.8其他性能不仅如此，聚合物基纳米复合材料还有其他优异的性能，对于加工和工业应用同样有着很大意义。如它的膨胀系数比较低，密度一般为复合材料的65%~75%，具有较好的耐热性，可以广泛应用于航空、汽车、家电、电子等行业作为新型高性能的工程塑料。3结束语优越的性能使聚合物基纳米复合材料的应用前景诱人。现在已有不少的PNC出现在人们的生活当中。可以预见，随着纳米材料应用研究的深入开展，会有更多的聚合物基纳米复合材料应用于食品包装、燃料罐、电子元器件、汽车和航空等领域，为人类的生活提供更多、性能更加优异的功能化材料，使人类的生活质量进一步得到提高。AlexanderBMJefffeyWG,CatherynLl.Characteri削onofthedispersionofclayinapolyetherimidenanocom阳site.Macromolecur白，2001,34:2735OkamotoM,MoridaS,KotakaT.Dispersedstructureandionicconductivityofsmecticclay/polymernanocomposites.Polymer,2001,42:2685[6]OkamotoM,MoridaS，而mYH,etal.Dispersedstruchurechangeofsmecticclay/poly(methylmethacrylate)nanocomposit四byc萨阳lymerisationwith阳larcon旧nom优s.Polymer,2001,42,1201[7]HuG,CartierH.Reactiveextrusiontowardnanoblends.Macromolecules,1999,32:4713IlukiJ,CharoeusirisombconP,Ougiza相T,etal.REB.ctiveblendi鸣ofpolyswtonewithpolyamide:apotentialfor田,Jv,田，t-freeP叫:iarationofblockcopol归ner.Pol严n缸，1999,40:647CharoensirisomboonP,InoueT,WeberMInterfacialbehaviorofblockcopolymersinsitu-formedinreactiveblendingofdissimilar归lymers.Polymer,2001,41,4483Ch缸oensirisomboonP,InoueT,W阳T.Pull唱昌utofcopolymerinsitu-formedduringreactiveblending:effectofthecopolymerarchitecture.Polymer,2001,41:6907PanL,ChibaT,InoueT.Reactiveblendingofpolymeramidewithpolyethylene:pull咱utofinsitu-fo口nedgraftcopol严ner.Polymer,2001,42:8825PanL,InoueT,HayamiH,e