第1章 聚合物纳米复合材料总论 1
1.1 概述 1
1.1.1 背景 1
1.1.2 纳米尺度自然发展 2
1.1.3 天然与人造纳米结构 3
1.1.4 纳米概念与发展简史 4
1.2 纳米科学与技术体系 5
1.2.1 纳米科技概念 5
1.2.2 纳米结构与纳米材料 6
1.2.3 纳米复合与纳米效应 6
1.3 聚合物纳米复合体系 9
1.3.1 聚合物多级结构及分类 9
1.3.2 无机纳米材料制备及其体系分类 11
1.3.3 聚合物无机纳米复合体系与分类 14
1.3.4 纳米复合材料制备方法 14
1.4 层状硅酸盐与层状化合物 18
1.4.1 层状硅酸盐黏土矿分类 18
1.4.2 层状硅酸盐结构性能表征 18
1.4.3 蒙脱土结构性能与表征 20
1.4.4 层状结构化合物分类 21
1.5 聚合物-黏土纳米复合材料 22
1.5.1 纳米分散定义和表征 22
1.5.2 层状硅酸盐插层复合方法 24
1.5.3 层状化合物插层热力学与动力学 27
1.5.4 聚合物-层状硅酸盐复合材料分类及加工成型 29
1.6 聚合物-无机纳米复合材料 31
1.6.1 有机-无机纳米复合材料体系概述 31
1.6.2 聚合物-无机纳米复合功能体系 32
1.6.3 纳米复合材料多功能体系 34
1.6.4 生物有机-无机纳米复合材料体系 37
1.6.5 纳米复合材料性能比较 38
1.7 多样化纳米复合体系及其应用 40
1.7.1 聚合物多尺度凝聚态纳米复合材料特性 40
1.7.2 纳米组装载体与催化剂 41
1.7.3 通用和多功能纳米添加剂技术 42
1.7.4 传统能源和新能源纳米技术与应用 43
1.7.5 生物、仿生及信息与能源纳米技术应用 44
参考文献 46
第2章 聚合物无机纳米分散复合体系设计 46
2.1 聚合物凝聚态纳米结构 48
2.1.1 聚合物高分子凝聚态 48
2.1.2 聚合物高分子凝聚态结构性能 52
2.1.3 聚合物纳米复合凝聚态特性 55
2.1.4 聚合物纳米复合成核效应原理 57
2.2 有机-无机纳米复合材料设计 61
2.2.1 纳米复合材料的功能性 61
2.2.2 纳米复合材料多功能高性能及合成设计 62
2.2.3 设计功能聚合物纳米复合材料体系 63
2.3 聚合物纳米分散与复合方法 67
2.3.1 聚合物和纳米材料改性方法 67
2.3.2 聚合物多相体系纳米分散方法 69
2.3.3 纳米可控分散复合方法 71
2.3.4 调制纳米中间体及其分散复合体系 73
2.4 纳米核-壳颗粒分散方法 75
2.4.1 单分散核-壳结构粒子设计 75
2.4.2 多分散核-壳结构体系设计方法 78
2.4.3 核-壳颗粒聚合物分散方法 80
2.4.4 单分散颗粒在其他介质中分散复合 85
2.5 纳米复合材料结晶熔融行为与表征 86
2.5.1 纳米粒子表面基团与结晶熔融特性 86
2.5.2 聚酯交联共聚物纳米分散复合结构的固定效应 89
2.5.3 聚合物纳米复合材料特殊结晶熔融行为 92
2.5.4 聚合物纳米复合材料结晶动力学 95
参考文献 103
第3章 层状纳米结构插层化学及复合方法 103
3.1 黏土矿物晶体结构与结构模型 105
3.1.1 黏土矿物分类及组成 106
3.1.2 主要黏土矿物晶体与纳米结构 106
3.2 黏土电性与胶体化学 114
3.2.1 黏土矿物电性 114
3.2.2 主要黏土矿物水化作用 118
3.2.3 黏土矿物的吸附性 119
3.2.4 纳米胶体化学基本原理 121
3.3 黏土矿物纳米复合溶胶-凝胶体系 124
3.3.1 黏土水胶体分散与聚结稳定体系 124
3.3.2 金属和稀土纳米溶胶-凝胶体系 128
3.3.3 有机-无机纳米复合溶胶-凝胶体系设计 129
3.4 插层过程模型模拟与插层化学 130
3.4.1 层状结构物质插层反应模型与模拟计算 130
3.4.2 层状物质插层化学 131
3.4.3 层状结构体系插层过程与插层复合体系 134
3.4.4 插层反应工艺比较及分类体系 138
3.5 层状结构物质规模化纳米分散复合的原理方法 141
3.5.1 层状结构物质规模化可控纳米分散复合的原理 141
3.5.2 聚合物纳米复合材料的相容剂 142
3.5.3 纳米复合材料热机械分散与热加工成型 143
3.5.4 几类层状化合物插层分散与复合方法 146
参考文献 152
第4章 聚合物无机纳米复合材料设计制备与性能 152
4.1 聚合物中规模化纳米分散原则 155
4.1.1 聚合物多尺度纳米分散 155
4.1.2 聚合物规模化和大跨度纳米分散性 156
4.1.3 聚合复合纳米效应原则 156
4.2 聚酰胺-黏土纳米复合材料 157
4.2.1 聚酰胺高分子及其原料与纳米复合体系 157
4.2.2 聚酰胺及其纳米复合催化剂 158
4.2.3 聚酰胺的聚合 159
4.2.4 聚酰胺-黏土纳米复合材料的物化性能 161
4.2.5 一步法合成碱催化及铸型尼龙黏土纳米复合材料 164
4.2.6 尼龙66-黏土纳米复合材料合成 168
4.2.7 尼龙纳米复合材料的应用与发展 170
4.3 环氧树脂-黏土纳米复合材料 171
4.3.1 环氧树脂的合成反应与制备方法 171
4.3.2 环氧树脂层状硅酸盐纳米复合材料工艺 174
4.3.3 PEO-黏土纳米复合材料制备与剥离行为 175
4.3.4 PEO-黏土纳米复合材料的性能 181
4.3.5 其他黏土纳米复合材料及其应用展望 185
4.4 聚酯-蒙脱土纳米复合材料 186
4.4.1 聚酯PET-蒙脱土纳米复合材料 186
4.4.2 聚酯PBT-蒙脱土纳米复合材料 195
4.4.3 聚酯无机纳米复合材料的纳米效应与应用前景 199
4.5 聚烯烃-黏土纳米复合材料 200
4.5.1 聚烯烃及其催化剂 200
4.5.2 聚烯烃的聚合工艺 202
4.5.3 聚烯烃纳米复合材料工艺方法 203
4.5.4 纳米前驱体载负茂金属聚乙烯催化剂 208
4.6 功能高聚物纳米复合材料 209
4.6.1 水溶性高分子纳米复合材料 209
4.6.2 水溶性高分子纳米复合纳米效应 211
参考文献 212
第5章 纳米结构可控分散及组装复合体系 212
5.1 纳米结构与组装体系 215
5.1.1 纳米结构体系 215
5.1.2 纳米结构自组装与规模化重现技术 217
5.1.3 纳米结构规模化技术 219
5.2 宏观尺度模板合成纳米阵列结构 220
5.2.1 模板法合成纳米结构特性 220
5.2.2 主要模板分类和合成方法 221
5.2.3 模板合成纳米结构的方法 222
5.3 分子自组装介孔与纳米复合结构及性能 225
5.3.1 分子自组装体系 225
5.3.2 纳米孔结构自组织体系 228
5.3.3 介孔固体及复合体体系结构与荧光增强效应 230
5.3.4 多孔纳米复合材料的功能效应 232
5.4 表面纳米组装及光电转化效应 239
5.4.1 表面造孔及功能涂膜与光电转化体系 239
5.4.2 多晶硅纳米涂膜光伏电池 239
5.4.3 纳米晶太阳能电池 243
5.4.4 单分散粒子及光子晶体半导体效应 246
5.5 金属纳米粒子及其胶束自组装复合材料 251
5.5.1 小尺度金属纳米粒子乳液合成方法 251
5.5.2 银金属纳米粒子与有机体组装 252
5.5.3 聚电解质金属纳米复合的成核与组装 253
5.6 高聚物纳米复合材料相分离体系 258
5.6.1 高聚物有序相分离结构 258
5.6.2 聚酯纳米复合相分离体系 263
参考文献 267
第6章 纳米复合材料的结构性能及效应表征方法 267
6.1 纳米微粒与纳米复合效应理论 270
6.1.1 聚合物纳米复合增强增刚增韧效应与方法 270
6.1.2 超微粒和胶体稳定理论 276
6.1.3 超微粒子光散射理论与方法 281
6.1.4 纳米效应和纳米复合效应分类 283
6.1.5 重要纳米复合效应原理与实例 285
6.2 纳米复合表界面与表征 289
6.2.1 纳米材料界面结构特性 289
6.2.2 纳米粒子复合表界面结构表征 290
6.2.3 纳米材料表界面调控表征 293
6.3 层状纳米结构与物性表征 297
6.3.1 层状硅酸盐黏土结构组成 297
6.3.2 层状硅酸盐结构性能表征 300
6.3.3 层状硅酸盐孔结构性能表征 305
6.4 聚合物纳米复合结构与效应表征 307
6.4.1 聚酯纳米复合等温结晶效应 307
6.4.2 纳米复合结晶成核与热效应 310
6.4.3 纳米粒子组装形态 313
6.5 聚合物纳米复合多级结构性能及表征方法 319
6.5.1 聚合物纳米复合多级结构及分类 319
6.5.2 纳米复合多级结构调控与表征 319
6.5.3 聚合物层状化合物纳米复合体系多级结构 322
6.5.4 纳米结构与形态表征方法 324
参考文献 330
第7章 聚合物无机纳米复合材料工艺与应用 330
7.1 无机纳米材料与工艺设计 334
7.1.1 甄选无机原材料 334
7.1.2 纳-微米中间体材料 336
7.1.3 纳米材料微乳液合成工艺 338
7.1.4 纳米材料工艺原理与设计 340
7.1.5 纳米粉体材料工业化工艺 342
7.2 纳米载体催化剂与聚合物纳米复合材料 346
7.2.1 纳米催化剂和载体 346
7.2.2 黏土柱撑多孔非均匀结构催化剂 349
7.2.3 纳米材料载负催化剂 352
7.3 纳米复合涂料 354
7.3.1 涂料及纳米复合涂料功能体系 354
7.3.2 纳米复合环保仿磁与粉末涂料 355
7.3.3 纳米复合功能涂料与标准 357
7.4 纳米复合膜工艺与应用 358
7.4.1 高聚物纳米复合膜设计原理及制备方法 358
7.4.2 纳米镀与纳米复合辐射防护膜 359
7.4.3 纳米镀与防护膜应用工艺技术 360
7.5 聚合物纳米复合超短纤维工艺与应用 360
7.5.1 聚合物共混纳米复合短纤维工艺 360
7.5.2 聚合物熔融纺丝合成短纤维工艺 362
7.5.3 聚合物纳米复合短纤维结构性能 364
7.5.4 聚合物纳米复合超短纤维应用特性 366
7.6 聚合物纳米复合材料功能应用 367
7.6.1 聚合物纳米复合光学功能性 367
7.6.2 纳米复合材料阻隔性 369
7.6.3 纳米复合阻隔包装功能 370
7.7 聚合物纳米复合工程材料 372
7.7.1 聚合物纳米复合工程塑料 372
7.7.2 阻燃增强聚酯纳米复合材料 374
7.7.3 阻燃增强聚合物纳米复合专用材料 375
7.7.4 纳米复合材料汽车和纺织应用 377
7.7.5 纳米复合材料建材及应用 379
7.8 纳米复合处理剂及石油工业应用 380
7.8.1 纳米复合处理剂设计制备与应用标准 380
7.8.2 纳米复合悬浮液、微乳液及储层保护 381
7.9 聚合物纳米复合材料应用与前景 386
7.9.1 纳米材料和纳米复合材料综合应用 386
7.9.2 纳米材料技术融合与变革传统产业 387
7.9.3 纳米材料技术新能源应用 390
参考文献 392
致谢 395