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第1章 聚合物-无机纳米复合材料总论1

1.1 概述1

1.1.1 引言1

1.1.2 自然界的纳米结构2

1.1.3 纳米概念的形成概述3

1.2 纳米材料与技术的概念5

1.2.1 纳米概念5

1.2.2 纳米复合5

1.3 聚合物纳米复合体系分类9

1.3.1 聚合物的分类11

1.3.2 聚合物纳米复合体系12

1.3.3 无机纳米材料及纳米前驱体13

1.3.4 纳米复合材料制备方法14

1.3.5 聚合物纳米复合材料的优缺点22

1.4 多功能的层状硅酸盐黏土材料24

1.4.1 蒙脱土的矿石性质24

1.4.2 我国蒙脱石层状硅酸盐资源及其分布25

1.5 聚合物-无机黏土纳米复合材料33

1.5.1 聚合物-层状硅酸盐纳米复合材料33

1.5.2 聚合物-蒙脱土纳米复合材料35

1.5.3 纳米前驱体材料与纳米复合材料36

1.5.4 原位聚合方法37

1.5.5 聚合物-层状硅酸盐复合物材料分类40

1.5.6 挤出成型方法41

1.5.7 插层及层间膨胀的热力学理论42

1.6.1 无机纳米及其复合材料概览43

1.6 聚合物-无机纳米复合材料43

1.6.2 控制形态的有机-无机纳米复合材料46

1.6.3 聚合物纳米功能复合材料46

1.6.4 纳米敏感复合材料47

1.6.5 纳米磁性复合材料48

1.7 生物有机-无机纳米复合材料49

1.7.1 生物替代材料的性能49

1.7.2 组装与复合方法50

1.7.3 纳米复合材料的问题51

1.8 有机-无机纳米复合材料的功能、设计与制备51

1.8.1 纳米复合材料的功能51

1.8.2 纳米复合材料的功能设计52

1.8.4 纳米复合材料的稳定化设计53

1.8.3 纳米复合材料的合成设计53

1.9 纳米复合应用展望55

1.9.1 PLS 纳米复合材料的性能与应用前景55

1.9.2 聚合物纳米晶55

1.9.3 形态可控的纳米催化剂56

1.9.4 组装或者自组装阵列的纳米级载体58

1.9.5 纳米添加剂58

1.9.6 多功能的纳米涂料59

1.9.7 纳米机械的过去和未来60

参考文献62

第2章 黏土矿物、无机材料及其纳米复合65

2.1 黏土矿物的晶体构造65

2.1.1 黏土矿物的分类和化学组成65

2.1.2 几种主要黏土矿物的晶体构造67

2.2.1 黏土矿物的电性77

2.2 黏土矿物的性质及胶体化学原理77

2.2.2 黏土的水化作用85

2.2.3 黏土矿物的吸附特性88

2.2.4 阳离子固定作用92

2.2.5 黏土-有机物之间的相互作用92

2.2.6 黏土胶体化学的基本原理94

2.3 纳米复合的溶胶-凝胶法107

2.3.1 制备金属纳米颗粒107

2.3.2 制备纳米稀土108

2.3.3 制备有机-无机纳米功能材料111

2.4 插层反应方法113

2.4.1 插层方法涉及的指标与标准115

2.4.2 层间插入法的要素120

2.4.3 层间插入型纳米复合材料制法的改进121

2.4.4 利用共聚物制备纳米复合材料的方法122

2.4.5 利用聚合催化剂制纳米复合材料的方法122

2.4.6 利用相容剂制纳米复合材料的方法123

2.4.7 插层交换制备处理土124

2.5 插层-复合方法125

2.5.1 层状化合物的插层复合方法125

2.5.2 插层复合纳米前驱体负载催化剂的制备与应用131

2.5.3 插层复合纳米前驱体负载聚烯烃催化剂137

2.6 自组装复合与成型方法141

2.6.1 挤出成型141

2.6.2 注塑成型141

参考文献143

3.1.1 简介146

3.1 聚酰胺-黏土纳米复合材料146

第3章 聚合物-无机纳米复合材料的制备与性能146

3.1.2 聚酰胺的单体147

3.1.3 聚酰胺的催化剂149

3.1.4 聚酰胺的聚合151

3.1.5 聚酰胺-蒙脱土纳米复合材料的物化性能155

3.1.6 尼龙6-黏土纳米复合材料161

3.1.7 尼龙6-蒙脱土纳米复合材料工业成品的性能164

3.1.8 NPA6的纳米结构-性能关系166

3.1.9 前景169

3.1.10 尼龙66-黏土纳米复合材料合成169

3.1.11 其他聚酰胺类纳米复合材料175

3.1.12 国内聚酰胺生产装置概况177

3.1.13 应用177

3.2 环氧树脂-无机黏土纳米复合材料181

3.2.1 PEO-环氧树脂182

3.2.2 无机硅酸盐-环氧树脂纳米复合材料190

3.2.3 PEO-黏土纳米复合材料的制备及剥离行为的影响因素193

3.2.4 PEO-黏土纳米复合材料的性能216

3.2.5 环氧树脂-高岭土纳米复合材料225

3.2.6 应用前景展望227

3.3 聚酯-蒙脱土纳米复合材料228

3.3.1 聚对苯二甲酸乙二醇酯-蒙脱土纳米复合材料228

3.3.2 聚对苯二甲酸丁二醇酯-蒙脱土纳米复合材料261

3.3.3 聚酯-无机纳米复合材料应用展望275

3.4 聚烯烃-黏土纳米复合材料277

3.4.1 概论277

3.4.2 聚烯烃催化剂278

3.4.3 聚烯烃的聚合工艺286

3.4.4 聚烯烃的纳米复合材料292

3.4.5 纳米前驱体载负茂金属催化剂制备聚乙烯302

3.4.6 无机纳米形态与复合材料性能关系308

参考文献310

第4章 纳米结构、纳米复合与组装实例314

4.1 纳米结构自组织和分子自组织合成和性能315

4.2 厚膜模板合成纳米阵列322

4.2.1 模板的制备和分类323

4.2.2 纳米结构的模板合成方法和技术要点324

4.3 介孔固体和介孔复合体的合成和特性329

4.3.1 介孔固体的合成与表征330

4.3.2 介孔固体和介孔复合体荧光增强效应335

4.4.1 分子自组装343

4.4 有机-无机自组装纳米复合材料的功能性343

4.4.2 微型功能新器件的纳米技术348

4.5 表面活性剂-金属纳米自组装与复合材料355

4.5.1 银金属纳米粒子的制备方法355

4.5.2 银金属纳米-有机体的组装357

4.5.3 聚合物电解质-金属纳米复合材料的成核与组装358

4.6 聚合物-非金属纳米复合材料369

4.7 高分子聚合物的有序相分离结构371

4.7.1 高分子共混体系的相分离结构371

4.7.2 高分子图样形成的动力学372

4.7.3 通过嵌段共聚物的共混形成超晶格有序结构373

4.7.4 高分子相分离的范例375

4.7.5 聚合物大分子溶液自组装体系381

4.8.2 单分散二氧化硅颗粒383

4.8 可与聚合物组装的单分散无机颗粒体系383

4.8.1 单分散二氧化硅颗粒及其用于自组装383

4.8.3 单分散颗粒的制备基础研究384

4.8.4 单分散颗粒的应用研究387

参考文献393

第5章 纳米复合材料的理论与表征方法398

5.1 超微粒子与纳米复合材料理论398

5.1.1 超微粒子理论398

5.1.2 胶体稳定性理论401

5.1.3 光散射理论409

5.2 界面理论416

5.2.1 界面形态416

5.2.2 黏土与聚合物间的界面416

5.2.3 纳米表面的研究——BET 方法418

5.3 无机纳米及黏土纳米结构与物性测试421

5.3.1 黏土结构的测试421

5.3.2 蒙脱石结构性能的表征测试425

5.3.3 凹凸棒土的结构测试研究428

5.3.4 黏土的纳米结构439

5.4 纳米复合材料结构性能表征440

5.4.1 纳米粒子的成核440

5.4.2 粒子形态与凝聚粒子449

5.4.3 组装或者自组装450

5.5 纳米复合材料的结构研究458

5.5.1 前言458

5.5.2 聚酰胺-黏土纳米复合材料的多级结构458

5.6 纳米结构与形态的表征方法462

5.6.1 X 射线衍射方法463

5.6.2 激光光散射方法464

5.6.3 TEM 方法467

5.6.4 AFM 方法468

5.6.5 SEM 与图像分析仪473

5.6.6 库尔特粒度仪474

5.6.7 颗粒检测分析系统474

参考文献478

第6章 聚合物-无机纳米复合材料的应用483

6.1 无机纳米颗粒的应用与测试483

6.1.1 金属及金属氧化物483

6.1.2 特殊的无机纳米材料484

6.1.3 无机纳米前驱体的应用性能测试485

6.1.4 纳米材料的应用方法486

6.2 载体与催化剂488

6.2.1 催化剂载体488

6.2.2 载负金属催化剂用于加氢转化491

6.2.3 利用黏土柱层空间模板合成方法制备多孔黏土非均匀结构495

6.2.4 纳米催化剂500

6.3 涂料503

6.3.1 概述503

6.3.2 纳米粒子的基本物性504

6.3.3 环保仿磁与粉末涂料505

6.3.4 特殊应用507

6.3.5 无机涂料的应用标准508

6.3.6 工业化生产示例508

6.3.7 明显优点综述509

6.4.1 聚丙烯-黏土纳米复合阻隔薄膜材料的制备510

6.4 膜材料510

6.4.2 纳米镀膜用于辐射防护512

6.5 阻隔材料513

6.6 阻燃材料516

6.6.1 LDHS 作为阻燃材料516

6.6.2 阻燃增强纳米 PET516

6.6.3 阻燃材料的应用517

6.7 工程塑料518

6.7.1 纳米在工程塑料中的应用518

6.7.2 纳米在工程塑料抗菌中的应用519

6.7.3 PP 纳米复合管材520

6.8 工业规模应用材料521

6.8.1 工业规模的工艺521

6.8.2 在化学建材中的工业规模应用525

6.9 几种特殊层状无机材料及其应用性能527

6.9.1 层状硅酸盐在多相微乳液中应用527

6.9.2 层状硅酸盐有序阵列的应用528

6.9.3 凹凸棒土作为纳米前驱体的性能利用528

6.10 2D 层状纳米材料的结构可控性与应用531

6.10.1 结构特性531

6.10.2 应用与市场534

6.11 展望534

6.11.1 纳米材料技术与传统产业535

6.11.2 纳米技术变革传统产业539

6.11.3 国内外的市场539

6.11.4 无机类纳米材料的应用前景541

6.11.5 纳米材料与技术综合应用541

参考文献547