目录 |
高分子纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一维小于100纳米的复合材料。它是近年来高分子材料科学的一个发展十分迅速的新领域。这种新型复合材料可以将无机材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与高分子材料的韧性、可加工性及介电性质完美地结合起来，开辟了复合材料的新时代，制备纳米复合材料。已成为获得高性能复合材料的重要方法之一。
高分子纳米复合材料的涉及面较宽，包括的范围较广，可分为四大类：纳米单元与高分子直接共混；在高分子基体中原位生成纳米单元；在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子及纳米单元和高分子同时生成。
1.纳米单元与高分子直接共混
此法是将制备好的纳米单元与高分子直接共混，可以是溶液形式、乳液形式，也可以是熔融形式共混。
(1)纳米单元的制备
可用于直接共混的纳米单元的制备方法、种类很多，通常有两种形式的制备：从小到大的构筑式，即由原子、分子等前体出发制备；从大到小的粉碎式，即由常规块材前体出发制备，总体上又可分为物理方法、化学方法、物理化学方法三种。
(2)纳米单元的表面改性
纳米单元的表面改性方法根据表面改性剂和单元间有无化学反应可分为表面物理吸附方法和表面化学改性方法两类，可以采用低分子化合物主要为各种偶联剂改性，也可以在用微乳液法制备纳米粒子时，采用聚磷酸盐或硫醇作为捕获剂，通过终止微晶表面而使晶核停止生长，同时避免粒子团聚，也可以通过锚锢聚合在粒子表面形成聚合物改性。锚锢聚合改性法可分为吸附包裹聚合改性和表面接枝聚合改性两类。
2.在高分子基体中原位生成纳米单元
此法是利用聚合物特有的官能团对金属离子的络合吸附及基体对反应物运动的空间位阻，或是基体提供了纳米级的空间限制，从而原位反应生成纳米复合材料，常用于制备金属、硫化物和氧化物等纳米单元复合高分子的功能复合材料。
3.在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子
此法主要是指在含有金属、硫化物或氢氧化物胶体粒子的溶液中单体分子原位聚合生成高分子，其关键是保持胶体粒子的稳定性，使之不易发生团聚。
4.纳米单元和高分子同时生成
此法包括插层原位聚合制备聚合物基有机一无机纳米复合材料，蒸发沉积法制备纳米金属一有机聚合物复合膜及溶胶一凝胶法等。
金属氧化物的纳米颗粒具有光催化性,可以负载在聚合物膜上,从而得到光催化材料。在功能材料领域方面,高分子纳米复合材料的应用有以下几方面。
(1)磁性材料磁性纳米粒子尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高,用它制作磁记录材料可以提高记录密度,提高信噪比。要求采用单磁畴针状微粒,且不能小于超顺磁性临界尺寸(10nm)。
(2)介电材料利用纳米颗粒的电学性质,可以制成导电涂料,导电胶,绝缘糊,介电糊等。
(3)静电屏蔽材料例如在化纤制品中加入金属纳米粒子可以解决其静电问题,提高安全性
(4)光学材料如光吸收材料,隐身材料,光通讯材料,非线性光学材料和光电材料等。
(5)敏感材料纳米粒子具有表面积大,表面活性高,对周围环境敏感的特点。许多条件的变化,如温度,湿度,气氛,光照,都会引起粒子的电学,光学行为的变化,而且,纳米粒子在基体中的聚集结构也会发生改变,引起粒子的协同性能的变化,因此可利用纳米粒子敏感度高的特点,制备小型化,低能耗,多功能的传感器,如气体传感器,红外线传感器,压电传感器,温度传感器和光传感器等。
此外,高分子纳米复合材料还用于涂料,医用材料等广泛领域。