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[分享]聚合物层状硅酸盐纳米复合材料性能分析（2010-07-01 17:43:00）

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材料的性能是其使用价值的体现，也是市场定位、开拓市场，实现市场价值的依据，所以刨析性能对于改善产品性能以适应市场需要非常重要。下面从结构的观点对材料常用性能逐一给出简明的解析。

1、刚性 

刚性表征小形变下材料抵抗变形的能力，根据加载方式的不同分别用抗张模量或抗弯模量等来表示。粘土片模量远高于聚合物基体模量，所以复合材料模量总是提高的，这与传统聚合物填充情况是一样的。但聚合物层状硅酸盐纳米复合材料模量大幅度提高的原因，是由于粘土片层纳米尺度的分散，造成单位体积中，粘土片数目急剧增加，界面面积巨大。

2、强度 

强度是大形变下材料失效的应力量度，一般用屈服强度或断裂强度来表示。强度对材料内部的缺陷较为敏感，欲得高强度，两相界面粘结要好，分散相形状的长径比应达到相当高的值。聚合物层状硅酸盐纳米复合材料两相界面离子键强结合，以及粘土片很高的长径比，保证了强度的大幅度提高。 

3、韧性   

韧性是使材料断裂所消耗能量的量度，是材料强度和延伸率的综合作用，通常用冲击强度等来表示。韧性在两相界面粘结较好的前提下，主要取决于分散相的尺寸，分散相尺寸要小于某一特定值时（与复合材料体系有关），材料韧性才能不降低，并有所升高。聚合物层状硅酸盐纳米复合材料两相界面离子键强结合，粘土片纳米尺度的分散，使韧性保持不降低，而有所提高。

4、热变形温度 

高分子材料在较高温度下使用会软化变形，限制了它在很多场合下的使用，耐热性能的提高一直是研究开发的方向。热变形温度是在固定弯曲载荷下，材料达到给定小形变下的温度。 聚合物层状硅酸盐纳米复合材料中无数纳米尺度的粘土片沿平行于样条受力表面取向，且高分子链运动受阻，使其抵抗弯曲变形的能力大幅度提高，从而热变形温度成倍增加。

5、阻隔性 

阻隔性是小分子沿垂直于膜表面方向扩散、迁移、渗透快慢的量度。聚合物层状硅酸盐纳米复合材料中纳米尺度分散的、具有相当大长径比的、沿膜表面取向的无数层粘土片，组成了无数层纳米复合膜，使小分子的迁移处处受阻，小分子被迫绕开这些阻碍曲折前进，如同在迷宫中行走一般，增加了迁移距离，从而减慢了迁移速度，表现为材料阻隔性大幅度提高。

6、加工流变性

聚合物层状硅酸盐纳米复合材料中的纳米尺度分散的粘土片在加工流场下，逐渐沿流动方向取向，使其具有较强的剪切变稀性能，也就是说在较低剪切速率下（测相对粘度的条件下），其粘度比聚合物基体高，而在加工高剪切速率下粘度比聚合物基体低，流动性好，易成型加工。而且在相对粘度大小差不多的情况下，由于高分子链以离子键的形式牢固联接在粘土片上，其熔体强度比聚合物基体有所提高。

7、结晶性

粘土片以纳米尺度分散在聚合物基体中，粘土片与基体间存在巨大的界面，从而对聚合物基体结晶提供了数目众多的异相成核点，使聚合物基体结晶成核速度加快，球晶细化、尺寸均匀；高分子链一端以离子键形式联接在粘土片上，其运动受阻，使结晶生长速度变慢。并使材料透明性提高。