專利名稱：聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨復(fù)合材料的制備方法，特別涉及一種石墨納米微片與聚合物及無機納米粒子復(fù)合而成的復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
石墨材料，由于資源豐富、價廉、性質(zhì)穩(wěn)定，被廣泛用作導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的填料。一般來說填料含量越高，復(fù)合材料的導(dǎo)電性能越好，但是材料的力學(xué)性能也隨之劣化，特別是材料脆性增加。提高性能的一個途徑是采用超細(xì)的無機化合物填充聚合物復(fù)合材料。這種方法雖可改善其尺寸穩(wěn)定性和提高剛度，但采用傳統(tǒng)的共混方法，難以使填料獲得納米水平上的均勻分散；另一方面，由于填料與聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)相差甚大，現(xiàn)有的界面改性技術(shù)難以完全消除填料與聚合物基體間的界面張力，實現(xiàn)理想的均勻分散和界面粘接，因此，距離分子尺度的界面設(shè)計相差甚遠(yuǎn)，復(fù)合材料達(dá)不到分子分散水平，而只屬于微觀復(fù)合材料，影響了增強效應(yīng)和耐熱性能的改善。
另一種改進(jìn)的途徑是使聚合物單體在石墨的層間進(jìn)行聚合而形成復(fù)合材料。但是，由于石墨層間距不到1個納米量級，單體難以滲入其層間。聚合后的復(fù)合材料同樣達(dá)不到理想的增強效果。
聚合物/石墨納米復(fù)合材料制備的一種重要方法是插層復(fù)合法，該方法也是當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點之一。它是將單體或聚合物插進(jìn)石墨層間或進(jìn)入膨脹石墨的納米或微米微孔中，置換其孔隙中的空氣，而制備的納米復(fù)合材料。該方法的缺點是膨脹石墨是由大量石墨微片構(gòu)成，某些微片間存在很強的結(jié)合力，如果直接將膨脹石墨與聚合物通過溶液法或原位聚合復(fù)合的方法復(fù)合，容易產(chǎn)生膨脹石墨片的聚集，引起復(fù)合體系的不均勻性，失去納米復(fù)合的意義。這是由于當(dāng)聚合物粘度大或膨脹石墨添加量大時，可通過機械分散的方式，能得到分散效果較好的納米復(fù)合材料，因聚合物粘度大，分散后的聚合物在成型過程中一般不會出現(xiàn)石墨沉降與上浮，而影響石墨在聚合物中的分散。當(dāng)聚合物(或單體)粘度較低或膨脹石墨添加量小時，對于制備低溫聚合的聚合物基/石墨納米復(fù)合材料來說，石墨的分散問題可通過在超聲波分散作用下進(jìn)行聚合，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍6等聚合物/石墨納米復(fù)合材料均可利用超聲波分散聚合來制備；對于高溫聚合樹脂來說，如制備雙馬來酰亞胺樹脂/石墨納米減摩復(fù)合材料，膨脹石墨或納米石墨薄片的分散就相當(dāng)困難。由于膨脹石墨比重較輕，盡管聚合物進(jìn)入膨脹石墨孔隙后能改變其比重，在熱固化前，通過機械分散可得到良好的分散體系，但在靜置加熱固化過程中，又發(fā)生石墨分層，降低了石墨在聚合物中的分散性，致使石墨在復(fù)合材料中分散不均，從而大大影響復(fù)合材料的減摩性能和力學(xué)性能。為了在保持盡可能小的填充量的同時，使復(fù)合材料仍具有良好的減摩性能和力學(xué)性能，一種首選的方法就是使用納米尺寸的填料。當(dāng)納米尺寸的填料被均勻的分散與聚合物基體中時，其優(yōu)越的形貌和結(jié)構(gòu)性能就會體現(xiàn)出來。為了使石墨均勻地以納米級分散于聚合物基體中，我們將膨脹石墨利用超聲使其剝離、粉碎而形成石墨納米微片(graphite nanosheets，NanoG)。因此，只有石墨與聚合物基體有強相互作用，并達(dá)到納米尺度的分散，才可能將無機物的剛性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性與聚合物的韌性、可加工性完美地結(jié)合起來，獲得性能優(yōu)異的有機/無機納米復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服膨脹石墨在在復(fù)合材料中分散不均的問題，提供一種石墨納米微片與聚合物及無機納米粒子復(fù)合而成的復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的通過以下措施實現(xiàn)一種聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟①先將干燥的膨脹石墨在70～80％的酒精溶液中超聲處理15～25小時，過濾、洗滌得石墨納米微片粉末，在室溫下真空干燥20～30小時后待用；所得石墨納米微片的粒徑粒徑為30～80nm，厚度為0.5～20μm，其具有較大的徑厚比，約為300～500，周邊呈不規(guī)則形狀。
②將無機納米粒子溶于鹽酸中形成無機納米粒子的水溶液。
③將表面活性劑溶于分散介質(zhì)中，并向其中加入上述無機納米粒子的水溶液，在室溫下超聲分散13-17分鐘，形成反膠束體系。
④加入石墨納米微片粉末，在室溫下超聲處理13-17min；再加入聚合物單體繼續(xù)超聲處理13-17min；隨后加入無機納米粒子的沉淀劑，在室溫下超聲處理13-17min。
⑤加入引發(fā)劑，在室溫下繼續(xù)超聲處理1-3小時或在60-70℃、N2保護(hù)下超聲處理3-5小時后，過濾、洗滌，得到聚合物/稀土納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料。
所述聚合物單體為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或苯胺。
所述無機納米粒子為稀土離子或過渡金屬離子。
所述表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、偶聯(lián)劑、磷酸三丁酯或聚乙二醇-400；其中陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、硬脂酸鈉、硬脂酸或聚羧酸鈉5040#；陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨；非離子表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚；所述偶聯(lián)劑為硅烷或鈦酸酯；所述表面活性劑用量為聚合物單體質(zhì)量的0.01％-15％。
所述分散介質(zhì)為氯仿、N、N-二甲基甲酰胺、N-二甲基乙酰胺、乙酸或富馬酸；分散介質(zhì)的加入量為聚合物單體的1～1.5倍。
所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過硫酸銨；引發(fā)劑的加入量為聚合物單體的1/10～1/20。
所述無機納米粒子的沉淀劑為NaOH溶液，其加入量為金屬離子物質(zhì)的量的1.2-1.6倍。
所述石墨納米微片、無機納米粒子及聚合物單體的質(zhì)量比份為聚合物單體100份 石墨納米微片0.05-60份 無機納米粒子0.05-40份。
由上述方法制備的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料，石墨納米微片、無機納米粒子與聚合物單體緊密結(jié)合并以納米尺度均勻分散在聚合物單體中。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明采用反膠束模板分散—原位聚合一步法，即將膨脹石墨在乙醇水溶液中經(jīng)超聲處理制得石墨納米薄片，然后以聚合物單體為油相，無機離子水溶液為水相，依靠表面活性劑自組裝形成的反膠束“微反應(yīng)器”作為模板制備無機納米粒子，并均勻分散于油相中，形成穩(wěn)定的熱力學(xué)體系，然后將該體系與石墨納米微片分散均勻，直接進(jìn)行本體原位聚合，制得全新的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料。
一方面，表面活性劑的存在既組裝形成了反膠束模板以制備粒徑分布均勻的無機納米粒子，又作為石墨和無機納米粒子的表面修飾劑，以提高其與聚合物單體的相容性及親和力。同時，反相膠束是表面活性劑在有機溶劑中自發(fā)形成的各向同性、熱力學(xué)穩(wěn)定、外觀透明或半透明的膠體分散體系。以反相膠束中的“水池”反應(yīng)場可以合成1～100nm的微粒。由于反膠束“微反應(yīng)器”尺寸小且分布均勻，有效地限制了納米粒子的生長空間，使得無機相與有機相在反應(yīng)過程中分散均勻，當(dāng)有機體發(fā)生聚合時無機相就被牽制于有機體中而保持原來均勻分散的狀態(tài)，有效地解決了納米粒子的團聚問題，并達(dá)到納米尺度的均勻分散。另一方面，石墨組分提供了優(yōu)異的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，而有機高分子保證了良好的可加工性。
經(jīng)掃描電鏡及透射電鏡測定材料中各組分的結(jié)構(gòu)形態(tài)(參見附圖)1、膨脹石墨大部分被粉碎為厚度和粒徑分別為30～80nm和5～20μm的石墨納米微片，且其具有較大的徑厚比，約為300～500，周邊呈不規(guī)則形狀。
2、石墨納米微片以納米尺度分散在無機納米粒子和聚合物基體中，石墨納米微片的厚度約為10～40nm，平均直徑約為450nm，體現(xiàn)了較大的厚徑比。石墨納米微片與聚合物基體完全相容，幾乎不存在界面現(xiàn)象；并且石墨納米微片極其均勻地分散于聚合物基體中，沒有發(fā)現(xiàn)石墨納米微片的團聚現(xiàn)象。
3、無機納米粒子在復(fù)合材料中分布均勻，粒徑大約為10nm左右，且分散極其均勻，粒徑分布窄，幾乎沒有超過15nm的。而無機納米粒子被石墨納米微片和聚合物基體均勻地阻隔、包覆。顯然，這種微結(jié)構(gòu)非常有利于增強無機納米粒子與石墨納米微片及聚合物基體之間的界面親和力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明的制法利用反膠束模板，使聚合物單體、無機納米粒子的形成與復(fù)合材料的制備同步進(jìn)行，且使得無機相與有機相在反應(yīng)過程中分散均勻，當(dāng)有機體發(fā)生聚合時無機相就被牽制于有機體中而保持原來均勻分散的狀態(tài)，有效地解決了納米粒子的團聚問題，并達(dá)到納米尺度的均勻分散，從而省略了對無機納米粒子進(jìn)行有機物的改性和在前驅(qū)體中再分散等步驟，簡化了制備程序，縮短了制備時間；同時本發(fā)明操作簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
2、本發(fā)明制備的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料，使石墨分散達(dá)到10～40nm尺度，無機納米粒子的平均粒徑為10nm左右，具有非常大的界面面積，無機分散相與聚合物基體界面具有理想的粘接性能，可消除無機物與聚合物基體兩物質(zhì)熱膨脹系數(shù)不匹配問題，充分發(fā)揮無機物內(nèi)在的優(yōu)異力學(xué)性能、高耐熱性。復(fù)合材料不需要預(yù)制成型，能對多種類型的成型加工有廣泛的選擇余地。
3、本發(fā)明制備的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料，聚合物基體與無機納米粒子及石墨納米微片分散相間有很強的相互作用，充分將無機物的高強度、高耐熱性與高分子良好的韌性、可加工性相結(jié)合，使復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能。
4、本發(fā)明制備的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料，同時引入石墨納米微片和稀土金屬納米粒子，大大提高了聚合物基體的熱穩(wěn)定性，并賦予了該復(fù)合材料其它附加功能，如電化學(xué)性能、催化性能等。


圖1為石墨納米微片的掃描電鏡照片圖2為石墨納米微片的透射電鏡照片圖3為聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料形成過程示意4為聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的掃描電鏡照片圖5為聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的透射電鏡照片圖6為純PMMA(1)及PMMA/Pr2O3-Ce(OH)3/NanoG三相納米復(fù)合材料(2)的TG曲線。
具體實施例方式
實施例1先將膨脹石墨在70％的酒精溶液中超聲處理15h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥20h待用；將100份的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和0.01份的十六烷基三甲基溴化銨溶于與100份的氯仿(CHCl3)中，再向其中加入400份的Ni(NO3)2水溶液，在室溫下超聲分散13分鐘；然后加入0.05份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫下超聲13分，隨后加入480份0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，并在室溫下超聲處理30分鐘；最后加入5份的偶氮二異丁腈(AIBN)作為引發(fā)劑，在N2保護(hù)下、60℃反應(yīng)3小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料該復(fù)合材料的SEM照片、TEM照片及TG曲線參見圖2、圖3、圖4。
實施例2、先將膨脹石墨在75％的酒精溶液中超聲處理20h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥25h待用；將100份丙烯酸甲酯和0.05份的十二烷基硫酸鈉溶于110份的N、N-二甲基甲酰胺中，再向其中加入600份的0.1mol/L EuCl3水溶液，并在室溫下超聲分散14分鐘；然后加入0.1份石墨納米微片(NanoG)，再在室溫下超聲14分，隨后加入480份0.2mol/L的NaOH溶液，并在室溫下超聲處理32分鐘；最后加入5.5份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)下、65℃反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚丙烯酸甲酯/Eu(OH)3/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的SEM照片、TEM照片TG曲線與實施例1基本相同。
實施例3、先將膨脹石墨在80％的酒精溶液中超聲處理25h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥30h待用；將100份的苯胺和0.1份的硬脂酸鈉溶于110份的N-二甲基乙酰胺中，再向其中加入800份的0.1mol/L的EuCl3水溶液，并在室溫下超聲分散15分鐘；然后加入0.5份的石墨納米微片(NanoG)，超聲15分，隨后加入500份0.2mol/L的NaOH溶液，超聲處理35分鐘；最后加入6份過硫酸銨為引發(fā)劑，在20℃反應(yīng)5小時，過濾、洗滌，得聚苯胺/Eu(OH)3/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的SEM照片、TEM照片TG曲線與實施例1基本相同。
實施例4、先將膨脹石墨在80％的酒精溶液中超聲處理25h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥30h待用；將100份的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和0.5份的硬脂酸溶于120份的乙酸中，再向其中加入900份的0.1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，并在室溫下超聲分散15分鐘；然后加入1份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫下超聲15分，隨后加入500份0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，再在室溫下超聲處理32分鐘；最后加入6.5份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)、溫度65℃反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的SEM照片、TEM照片、TG曲線與實施例1基本相同。
實施例5、先將膨脹石墨在75％的酒精溶液中超聲處理20h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥25h待用；將100份甲基丙烯酸甲酯(MMA)和1份的聚羧酸鈉5040#溶于120份的富馬酸中，再向其中加入100份的0.1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，在室溫下超聲分散16分鐘；然后加入10份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫下超聲16分，隨后加入550份0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，再在N2保護(hù)下超聲處理35分鐘；最后加入7份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)、溫度65℃反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的及SEM照片、TEM照片、TG曲線與實施例1基本相同。
實施例6、先將膨脹石墨在70％的酒精溶液中超聲處理15h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥20h待用；將100份甲基丙烯酸甲酯(MMA)和3份的烷基酚聚氧乙烯醚溶于120份的氯仿(CHCl3)中，再向其中加入1000份的0.1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，并在室溫下超聲分散17分鐘；然后加入20份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫下超聲17分，隨后加入3mL 0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，并在室溫下超聲處理35分鐘；最后加入7.5份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)、溫度65℃反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的SEM照片、TEM照片、TG曲線與實施例1基本相同。
實施例7、先將膨脹石墨在70％的酒精溶液中超聲處理15h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥20h待用；將100份甲基丙烯酸甲酯(MMA)和5份的硅烷溶于130份的氯仿(CHCl3)中，再向其中加入1100份的0.1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，并在室溫下超聲分散15分鐘；然后加入30份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫下超聲15分，隨后加入550份0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，并在室溫下超聲處理30分鐘；最后加入8份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)、溫度65℃下反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的及SEM照片、TEM照片、TG曲線與實施例1基本相同。
實施例8、先將膨脹石墨在70％的酒精溶液中超聲處理15h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥20h待用；將100份甲基丙烯酸甲酯(MMA)和8份的鈦酸酯溶于130份的氯仿(CHCl3)中，再向其中加入1200份的0.1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，并在室溫下超聲分散15分鐘；然后加入40份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫護(hù)下超聲15分，隨后加入600份0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，并在室溫下超聲處理35分鐘；最后加入8.5份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)、65℃下反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的SEM照片、TEM照片、TG曲線與實施例1基本相同。
實施例9、先將膨脹石墨在70％的酒精溶液中超聲處理15h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥20h待用；將100份甲基丙烯酸甲酯(MMA)和12份的磷酸三丁酯溶于140份的氯仿(CHCl3)中，再向其中加入1300份的0.1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，在室溫下超聲分散15分鐘；然后加入50份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫下超聲15分，隨后加入600份0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，并在室溫下超聲處理35分鐘；最后加入9份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)、65℃下反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的SEM照片、TEM照片、TG曲線與實施例1基本相同。
實施例10、先將膨脹石墨在70％的酒精溶液中超聲處理15h，過濾、洗滌，即得石墨納米微片粉末，將其在室溫下真空干燥20h待用；將100份的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和15份的聚乙二醇-400溶于150份的氯仿(CHCl3)中，再向其中加入1500份的0.1mol/L的Ni(NO3)2水溶液，并在室溫下超聲分散15分鐘；然后加入60份的石墨納米微片(NanoG)，在室溫下超聲15分，隨后加入640份0.2mol/L的NaOH溶液作為沉淀劑，并在室溫下超聲處理35分鐘；最后加入10份偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，在N2保護(hù)、65℃下反應(yīng)4小時，過濾、洗滌，得聚甲基丙烯酸甲酯/Ni(OH)2/石墨納米微片(NanoG)三相納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的及SEM照片、TEM照片、TG曲線與實施例1基本相同。
權(quán)利要求
1.一種聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟①先將干燥的膨脹石墨在70～80％的酒精溶液中超聲處理15～25小時，過濾、洗滌得石墨納米微片粉末，在室溫下真空干燥20～30小時后待用；②將無機納米粒子溶于鹽酸中形成無機納米粒子的水溶液；③將表面活性劑溶于分散介質(zhì)中，并向其中加入上述無機納米粒子的水溶液，在室溫下超聲分散13-17分鐘，形成反膠束體系；④加入石墨納米微片粉末，在室溫下超聲處理13-17min；再加入聚合物單體繼續(xù)超聲處理13-17min；隨后加入無機納米粒子的沉淀劑，在室溫下超聲處理13-17min；⑤加入引發(fā)劑，在室溫下繼續(xù)超聲處理1-3小時或在60-70℃、N2保護(hù)下超聲處理3-5小時后，過濾、洗滌，得到聚合物/稀土粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述聚合物單體為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或苯胺。
3.如權(quán)利要求1所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述無機納米粒子為稀土離子或過渡金屬離子。
4.如權(quán)利要求1所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、偶聯(lián)劑、磷酸三丁酯或聚乙二醇-400；其中陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、硬脂酸鈉、硬脂酸或聚羧酸鈉5040#；陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨；非離子表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚；所述偶聯(lián)劑為硅烷或鈦酸酯；所述表面活性劑用量為聚合物單體質(zhì)量的0.01％-15％。
5.如權(quán)利要求1所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述分散介質(zhì)為氯仿、N、N-二甲基甲酰胺、N-二甲基乙酰胺、乙酸或富馬酸；分散介質(zhì)的加入量為聚合物單體的1～1.5倍。
6.如權(quán)利要求1所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過硫酸銨；引發(fā)劑的加入量為聚合物單體的1/10～1/20。
7.如權(quán)利要求1所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述無機納米粒子的沉淀劑為NaOH溶液，該沉淀劑加入量為金屬離子物質(zhì)的量的1.2-1.6倍。
8.如權(quán)利要求1所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述石墨納米微片、無機納米粒子及聚合物單體的質(zhì)量比份為聚合物單體100份 石墨納米微片0.05-60份 無機納米粒子0.05-40份。
9.如權(quán)利要求1所述方法制備的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料，其特征在于石墨納米微片、無機納米粒子與聚合物單體緊密結(jié)合并以納米尺度均勻分散在聚合物單體中。
10.如權(quán)利要求9所述的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料，其特征在于所述聚合物單體為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或苯胺；所述無機納米粒子為稀土離子或過渡金屬離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明先將膨脹石墨在乙醇水溶液中經(jīng)超聲處理制得石墨納米薄片，然后以聚合物單體為油相，無機離子水溶液為水相，依靠表面活性劑自組裝形成的反膠束“微反應(yīng)器”作為模板制備無機納米粒子，并均勻分散于油相中，然后將該體系與石墨納米微片分散均勻，直接進(jìn)行本體原位聚合，制得全新的聚合物/無機納米粒子/石墨納米微片三相納米復(fù)合材料。本發(fā)明的單體聚合與復(fù)合材料的制備同步進(jìn)行，簡化了制備程序，縮短了反應(yīng)時間、操作簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)；制備的復(fù)合材料將無機物的高強度、高耐熱性與高分子良好的韌性、可加工性相結(jié)合，具有優(yōu)異的性能。
文檔編號C08K3/04GK1789324SQ20051012453
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者莫尊理, 孫銀霞, 陳紅, 劉艷芝, 左丹丹, 張平 申請人:西北師范大學(xué)