(2)溶液或乳液插层
溶液或乳液插层即通过溶液或乳液,将聚合物嵌入片层中。该方法的关键是寻找合适的单体和相容的聚合物粘土矿溶剂体系。对于一些高性能聚合物如聚苯硫醚,则很难找到溶剂,因此该法对这些聚合物有一定局限性。
(3)熔体插层
熔体插层即将插层剂插入到准二维硅酸盐粘土材料片层间使粘土片层撑开,进而依靠高分子链同插层剂有机基团间的相互作用及螺杆的剪切力将高分子链插入到粘土片层间并将片层解离,使粘土达到纳米尺度的均匀分散,形成高分子聚合物/粘土纳米复合材料。与插层聚合法相比,该法不需溶剂、耗时短、操作简单、效率高、适合大多数聚合物、易于工业化应用,且性能与原位插层聚合材料相当。但在对聚醚酰亚胺/粘土等高性能聚合物/粘土纳米复合材料体系的研究过程中人们发现,为提高粘土与聚合物相容性而对粘土进行的有机化处理不能承受熔体插层的高温,因而该法对高熔点聚合物的应用还有待深入研究。
插层法工艺简单、原料来源丰富、廉价。片层无机物只是一维方向上处于纳米级,粒子不易团聚,分散也较容易。作为结构材料,聚合物/粘土纳米复合材料的物理学性能与常规聚合物基复合材料相比具有很多优点,得到的复合材料往往具有十分优异的耐热性及阻隔性。该法的关键是对片层插层前的处理,利用插层剂建立粘土与高分子聚合物的连接桥梁。烷基铵盐是最常用的插层剂,也有用其它有机盐或中性分子类衍生物改性的。不同的聚合物应选用不同的插层剂,不同的加工方法所选用的插层粘土也是有区别的。应值得注意的是制备纳米级蒙脱土的膨润土,应是蒙脱石含量>95%。自然界很难找到这样的原矿,需要提纯获得。以往一些搞聚合物/粘土纳米材料的研究人员,由于选用的蒙脱石含量仅达85%-90%,其中10%-15%是粒子较粗的杂质,又没有进行有效的提纯处理,最终制作的纳米聚合物材料的性能实际上大打折扣。因此,在研究及生产中对粘土的采选应加以重视。截止到2003年,高聚物/粘土纳米复合材料已经获得了大批量的生产与应用。我国中科院化学所工程塑料国家实验室采用天然蒙脱土作为分散相,将硅酸盐原有结构解离成厚度为1nm,长宽约为100nm的片层均匀分散在聚合物中,实现了使粘土片层在聚合物中的纳米级分散,成功地开发了PA6/粘土纳米复合材料及PET/粘土纳米复合材料,在汽车、食品、轻工等许多领域获得了应用。同时,PA6/粘土纳米复合材料在聚酰胺技术开发中心基地--岳阳石化总厂研究院中试开车成功,产品性能指标均达到国外同类产品水平,表明我国高聚物/粘土纳米复合材料在生产和应用上取得了很大进展。
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