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技术聚合物LDH纳米复合材料在涂料中的应用

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技术聚合物LDH纳米复合材料在涂料中的应用


  LDH(层状双羟基氧化物)具有独特的结构优势、尺寸优势、性能优势,与高分子材料组装可得到聚合物/LDH纳米复合材料。重点阐述了聚合物/LDH纳米复合材料制备的最新研究进展,指出了该类材料在涂料工业等方面的应用前景。

  关键词:纳米复合材料;层状双羟基氧化物;制备;涂料

 0.引言

  随着人们生活水平的提高和环保意识的增强,建筑、装修等问题越来越受到人们的重视,具有环保功能的绿色涂料日益成为发展的目标。环保涂料作为一种新型涂料,既具有通常涂料的各种功能,如装饰性、保护性等,又具有许多新型的光净化功能和抗菌、防污、除臭、耐老化等特殊功能。为此,在涂料材料中有效地利用有机-无机纳米复合材料提高涂料的综合性能今后将是研究的热点。本文阐述了聚合物/层状双羟基氧化物(layereddoublehydroxides,简称LDH)纳米复合材料的特性及其制备,并对其在涂料工业中的应用前景进行了展望。聚合物/LDH纳米复合材料是由无机相和有机相在纳米至亚微米范围内结合形成的,两相界面间存在着化学键。复合后可把无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性与聚合物的韧性、加工成型性以及介电性能完美地结合起来,获得性能优异的复合材料。与层状硅酸盐相比,LDH很少用于制备聚合物/层状化合物纳米复合材料。然而,LDH比层状硅酸盐具有更易于调节的物理化学性质。因此,LDH被认为是制备聚合物/层状化合物纳米复合材料的一种理想的层状物。

1.LDH的结构及性能

  LDH是一类阴离子型层状无机功能材料,由MgO6八面体公用棱形成单元层,位于层上的Mg2+可在一定范围内被半径相似的Al3+同晶取代,使得Mg2+,Al3+,OH-层带正电荷,层间可交换的阴离子CO32-与层板正电荷平衡,使得这一结构呈电中性。层间还存在一些水分子。其具有结构优势、尺寸优势、性能优势,可通过控制其合成条件,在20~60nm范围内精准调整晶粒尺寸;也可根据应用需要,利用主体层板的分子识别能力,采用插层或离子交换的方式进行超分子组装,进而组装得到所需的功能性纳米复合材料。

2.聚合物/LDH纳米复合材料的制备

  目前聚合物/LDH纳米复合材料的合成采用的方法主要有:(1)直接插层法;(2)原位聚合法;(3)原位生成法;(4)层离/重组法;(5)包埋法。

  2.1直接插层法

  直接插层法是指在溶液或熔融状态下,使聚合物分子链进入有机改性或未改得LDH片层之间,最终形成插层或者层离的结构。Chen,等通过溶液插层的方法,将十二烷基硫酸根(DS)改性的Mg3Al-LDH(即Mg3Al-DS)在聚乙烯-g-马来酸酐(PE-g-MA)的二甲苯溶液中回流24h,然后在乙醇中沉淀,获得了PE-g-MA/Mg3Al-LDH层离纳米复合材料,应用同样的方法该研究组又获得了线型低密度聚乙烯/Zn3Al-LDH层离纳米复合材料,其中Zn3Al-DS的质量分数可以高达20%。王辉通过离子交换反应制备了十二烷基硫酸根柱撑水滑石,进而利用聚氯乙烯(PVC)与其熔融共混加工制备了PVC/水滑石复合材料。

  2.2原位聚合法

  原位聚合法....


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