论文摘要
聚合物／石墨纳米复合材料具有一些独特的物理、力学性能，是目前材科科学研究领域的前沿课题，近年来，国际上对聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料进行了大量的研究，提出了一些插层复合理论，但对弱极性、非极性聚合物的插层复合及聚合物／无机纳米粒子／层状无机物三元或多元纳米复合材料的制备及其性能的研究才刚刚起步，本论文借助反胶束“微反应器”和原位聚合纳米复合技术实现层状无机物的层间剥离和与聚合物的纳米复合，是对现有纳米复合技术和纳米复合材料的发展和完善，建立了反胶束模板-原位聚合纳米复合新技术，实现了膨胀石墨的层间滑移、片层剥离，及膨胀石墨（EG）或纳米石墨微片（NanoG）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚苯胺（PANI）和无机纳米粒子的纳米复合，成功制备了PMMA／Eu（OH）3／EG、PMMA／Ni（OH）2／EG、PMMA／Ce（OH）3-Pr2O3／NanoG、PANI／Ce（OH）3-Pr2O3／NanoG，PPy／AgCl／NanoG三元纳米复合材料；对该新型纳米复合材料做了详细的表征与分析；系统研究了三元纳米复合体系的复合过程和机理，论述了PANI／Ce（OH）3-Pr2O3／NanoG纳米复合材料的导电性能及导电机理；研究了这些纳米复合材料的热稳定性及其影响的因素，探究纳米复合材料的导电、热稳定性理论；获得了兼具优良导电和热稳定性的三元纳米复合材料。同时进一步拓展了反胶束“微反应器”的应用领域。同时对NanoG／AgCl／PPy)进行了跨尺度的分子动力学和平均场密度泛函模拟研究。建立了反胶束模板-原位聚合纳米复合新技术，选用MMA或苯胺，稀土离子(Eu3+，Pr3+，Ce3+)或过渡金属离子(Ni2+)与EG或NanoG为对象，利用反胶束模板-原位聚合复合技术，制备PMMA／Eu（OH）3／EG、PMMA／Ni（OH）2／EG、PMMA／Ce（OH）3-Pr2O3／NanoG和PANI／Ce（OH）3-Pr2O3／NanoG、三元纳米复合材料。反胶束模板为有机单体和无机粒子向膨胀石墨的片层之间扩散，形成纳米复合结构创造了条件。一方面，反胶束模板中的表面活性剂既组装形成了反胶束“微反应器”以制备粒径分布均匀的无机纳米粒子，又作为石墨和无机纳米粒子的表面修饰剂，以提高其与聚合物单体的相容性及亲和力。另一方面，由于反胶束“微反应器”尺寸小且分布均匀限制了纳米粒子的生长空间，使得无机相与有机相在反应过程中分散均匀，有效地解决了纳米粒子的团聚问题，并达到纳米尺度的均匀分散。而石墨具有弱的层间结构，是实现层间剥离和纳米复合的结构基础。反胶束模板-插层原位聚合纳米复合技术实现石墨的层间剥离及与PMMA和无机纳米粒子的纳米复合是分阶段完成的。通过控制条件可分别制备插层型和剥离型纳米复合材料。插层型纳米复合有利于形成导电网络，是制备导电复合材料所追求的结构。剥离型复合可同步实现增强、增韧，提高材料的力学性能。深入研究了聚合物／无机纳米粒子／石墨三元纳米复合材料结构及其相关性能，借助现代分析检测技术，研究了聚合物／无机纳米粒子／石墨三元纳米复合材料的结构，石墨在不同基体的分散程度，石墨、无机纳米粒子的加入对复合材料热稳定性能的影响等。通过该方法解决纳米石墨的易团聚、不易工业化的缺点。利用反胶束模板-原位聚合纳米复合技术制备的三元纳米复合材料中石墨粒子具有大的尺寸、形状比和占有体积。无机纳米粒子在纳米复合材料中分布均匀，且可发生自组装形成棒状或树枝状结构，这种微结构有利于增强无机纳米粒子与纳米石墨微片及聚合物基体之间的界面亲和力，致使该复合材料的热稳定性明显提高。探索了PANI／Ce（OH）3-Pr2O3／NanoG纳米复合体系纳米复合体系的导电逾渗规律，实现了低填充、高电导率复合材料制备的技术途径，揭示了该体系的导电机理。PANI／Pr2O3-Ce（OH）3／NanoG三元纳米复合材料具有纳米分散复合结构，通过石墨纳米片层的相互搭接形成导电网络，同时与聚苯胺形成具有纳米间隙的石墨网络，构成点、键和曲面复合配位模式的导电多面体，使石墨粒子的有效半径大大延伸，导电电荷不再局域于某一粒子，而在导电多面体间跃迁，容易形成隧道电流，所以具有极低的导电逾渗阀值，低于1.0 wt％。结合微乳液聚合和原位聚合两种技术，制备出纳米聚吡咯／氯化银／石墨（PPy／AgCl／NanoG）复合材料，利用原位聚合方法制备了NanoG／AgCl／PPy复合材料。并进行了跨尺度的分子动力学和平均场密度泛函模拟研究。结果表明，体系结构为聚吡咯平行包覆在石墨上，AgCl存在于聚吡咯的空腔中，从而形成了稳定的三元纳米复合材料。材料电导率的测试结果表明，引入导电性优良的纳米石墨薄片，为聚吡咯的网络结构提供导电通路，宏观表现为材料的电导率明显增加。差热-热重分析说明NanoG／AgCl／PPy复合材料的环境稳定性要明显优于纯聚吡咯。在介观尺寸上，复合体系中三种物质大部分复合均匀，在纳米水平上存在大量的界面，势能较高；但有少量的聚集，其中以AgCl最易发生聚集。体系中三种物质不易发生相分离。本论文研究结果表明，反胶束模板-原位聚合纳米复合技术是制备兼具优良导电、耐热的三元石墨纳米复合材料的新方法，同时对类似石墨的层状化合物如蒙脱土复合纳米材料的制备也比较适用，是实现高分子复合材料的功能化和高性能化的有效途径，丰富和发展了纳米复合技术，拓展了高分子材料的应用领域。
论文目录
相关论文文献
- [1].中科院长春应化所:发现多功能诊疗纳米颗粒[J]. 中国粉体工业 2018(06)
- [2].纳米,最熟悉的“陌生人”[J]. 中国粉体工业 2017(05)
- [3].纳米线形锂离子电池正极材料的研究进展[J]. 现代化工 2019(12)
- [4].纳米颗粒药物研发态势报告[J]. 高科技与产业化 2019(11)
- [5].Staphylococcus saprophyticus JJ-1协同所合成的钯纳米颗粒还原邻氯硝基苯[J]. 云南大学学报(自然科学版) 2020(01)
- [6].氟化锶纳米板的高压相变行为研究[J]. 吉林师范大学学报(自然科学版) 2020(01)
- [7].微(纳米)塑料对淡水生物的毒性效应[J]. 吉林师范大学学报(自然科学版) 2020(01)
- [8].纳米绿色喷墨版的印刷适性[J]. 印刷工业 2019(06)
- [9].纳米凝胶复合物[J]. 乙醛醋酸化工 2019(12)
- [10].十氢十硼酸双四乙基铵/纳米铝复合物的制备及其性能[J]. 科学技术与工程 2019(36)
- [11].细胞膜涂层的仿生纳米颗粒在癌症治疗中的研究进展[J]. 沈阳药科大学学报 2020(01)
- [12].纳米酶的发展态势与优先领域分析[J]. 中国科学:化学 2019(12)
- [13].稀土纳米晶用于近红外区活体成像和传感研究进展[J]. 化学学报 2019(12)
- [14].纳米细菌在骨关节疾病中的研究进展[J]. 吉林医学 2020(01)
- [15].纳米酶和铁蛋白新特性的发现和应用[J]. 自然杂志 2020(01)
- [16].纳米酶:疾病治疗新选择[J]. 中国科学:生命科学 2020(03)
- [17].氧化石墨烯纳米剪裁方法[J]. 发光学报 2020(03)
- [18].薄层二维纳米颗粒增效泡沫制备及机理分析[J]. 中国科技论文 2019(12)
- [19].纳米TiO_2基催化剂在环保功能路面应用的研究进展[J]. 中国材料进展 2020(01)
- [20].铁蛋白纳米笼的研究进展[J]. 中国新药杂志 2020(02)
- [21].不锈钢表面双重纳米结构的构建及疏水性能研究[J]. 生物化工 2020(01)
- [22].基于溶解度法的纳米镉、铅、银硫化物的热力学性质研究[J]. 济南大学学报(自然科学版) 2020(02)
- [23].农药领域中新兴技术——纳米农药及制剂[J]. 农药市场信息 2020(03)
- [24].纳米TiO_2光催化涂料的研究进展[J]. 山东化工 2020(01)
- [25].纳米颗粒对含石蜡玻璃窗光热特性影响[J]. 当代化工 2020(01)
- [26].交流电热流对导电岛纳米电极介电组装的影响[J]. 西安交通大学学报 2020(02)
- [27].我国纳米科技产业发展现状研究——基于技术维度视角[J]. 产业与科技论坛 2020(01)
- [28].Al_2O_3@Y_3Al_5O_(12)纳米短纤维对铝合金基复合材料的增强作用[J]. 复合材料学报 2020(02)
- [29].表面纳米轴向光子的最新进展[J]. 光学与光电技术 2020(01)
- [30].中国科学院大学地球与行星科学学院教授琚宜文:践履笃实纳米地质情 创新不息科技强国梦[J]. 中国高新科技 2020(02)
标签：纳米复合技术论文; 聚合物前驱体纳米复合技术论文; 聚合物论文; 无机纳米粒子论文; 石墨三元纳米复合材料论文; 纳米石墨微片纳米复合材论文;