高分子納米複合材料
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什麼是高分子納米複合材料[1]
高分子納米複合材料是指分散相尺寸至少有一維小於100納米的複合材料。它是近年來高分子材料科學的一個發展十分迅速的新領域。這種新型複合材料可以將無機材料的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性與高分子材料的韌性、可加工性及介電性質完美地結合起來，開闢了複合材料的新時代，製備納米複合材料。已成為獲得高性能複合材料的重要方法之一。
高分子納米複合材料的製備[2]
高分子納米複合材料的涉及面較寬，包括的範圍較廣，可分為四大類：納米單元與高分子直接共混；在高分子基體中原位生成納米單元；在納米單元存在下單體分子原位聚合生成高分子及納米單元和高分子同時生成。
1.納米單元與高分子直接共混
此法是將製備好的納米單元與高分子直接共混，可以是溶液形式、乳液形式，也可以是熔融形式共混。
(1)納米單元的製備
可用於直接共混的納米單元的製備方法、種類很多，通常有兩種形式的製備：從小到大的構築式，即由原子、分子等前體出發製備；從大到小的粉碎式，即由常規塊材前體出發製備，總體上又可分為物理方法、化學方法、物理化學方法三種。
(2)納米單元的錶面改性
納米單元的錶面改性方法根據錶面改性劑和單元間有無化學反應可分為錶面物理吸附方法和錶面化學改性方法兩類，可以採用低分子化合物主要為各種偶聯劑改性，也可以在用微乳液法製備納米粒子時，採用聚磷酸鹽或硫醇作為捕獲劑，通過終止微晶錶面而使晶核停止生長，同時避免粒子團聚，也可以通過錨錮聚合在粒子錶面形成聚合物改性。錨錮聚合改性法可分為吸附包裹聚合改性和錶面接枝聚合改性兩類。
2.在高分子基體中原位生成納米單元
此法是利用聚合物特有的官能團對金屬離子的絡合吸附及基體對反應物運動的空間位阻，或是基體提供了納米級的空間限制，從而原位反應生成納米複合材料，常用於製備金屬、硫化物和氧化物等納米單元複合高分子的功能複合材料。
3.在納米單元存在下單體分子原位聚合生成高分子
此法主要是指在含有金屬、硫化物或氫氧化物膠體粒子的溶液中單體分子原位聚合生成高分子，其關鍵是保持膠體粒子的穩定性，使之不易發生團聚。
4.納米單元和高分子同時生成
此法包括插層原位聚合製備聚合物基有機一無機納米複合材料，蒸發沉積法製備納米金屬一有機聚合物複合膜及溶膠一凝膠法等。
高分子納米複合材料的應用[2]
金屬氧化物的納米顆粒具有光催化性,可以負載在聚合物膜上,從而得到光催化材料。在功能材料領域方面,高分子納米複合材料的應用有以下幾方面。
(1)磁性材料磁性納米粒子尺寸小,具有單磁疇結構,矯頑力很高,用它製作磁記錄材料可以提高記錄密度,提高信噪比。要求採用單磁疇針狀微粒,且不能小於超順磁性臨界尺寸(10nm)。
(2)介電材料利用納米顆粒的電學性質,可以製成導電塗料,導電膠,絕緣糊,介電糊等。
(3)靜電屏蔽材料例如在化纖製品中加入金屬納米粒子可以解決其靜電問題,提高安全性
(4)光學材料如光吸收材料,隱身材料,光通訊材料,非線性光學材料和光電材料等。
(5)敏感材料納米粒子具有錶面積大,錶面活性高,對周圍環境敏感的特點。許多條件的變化,如溫度,濕度,氣氛,光照,都會引起粒子的電學,光學行為的變化,而且,納米粒子在基體中的聚集結構也會發生改變,引起粒子的協同性能的變化,因此可利用納米粒子敏感度高的特點,製備小型化,低能耗,多功能的感測器,如氣體感測器,紅外線感測器,壓電感測器,溫度感測器和光感測器等。
此外,高分子納米複合材料還用於塗料,醫用材料等廣泛領域。
