【摘 要】
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界面纳米粒子增容策略可以在提高不相容共混体系相容性的同时实现共混物界面功能化,是制备高性能纳米复合材料的重要手段。虽然纳米粒子增容已有不少研究,但从结构上说,大部分纳米粒子增容剂都是Janus型纳米粒子,合成过程复杂。另一方面,反应性纳米粒子增容剂研究主要集中在零维纳米粒子,具有各向异性的一维、二维无机纳米粒子由于其独特的结构和固有的刚性研究较少,其界面增容机制尚不明确。同时,各向异性的纳米粒子的
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界面纳米粒子增容策略可以在提高不相容共混体系相容性的同时实现共混物界面功能化,是制备高性能纳米复合材料的重要手段。虽然纳米粒子增容已有不少研究,但从结构上说,大部分纳米粒子增容剂都是Janus型纳米粒子,合成过程复杂。另一方面,反应性纳米粒子增容剂研究主要集中在零维纳米粒子,具有各向异性的一维、二维无机纳米粒子由于其独特的结构和固有的刚性研究较少,其界面增容机制尚不明确。同时,各向异性的纳米粒子的加入对其所构筑的材料的性能和微区结构有着重要影响。为此,本文使用一维勃姆石纳米棒和二维三水铝石纳米片作为不相容共混体系的增容剂,研究不同维度的刚性无机纳米粒子增容体系的形态结构与性能,并进一步探索了界面接枝粒子的增容机理。论文的具体内容如下:（1）一维纳米棒和二维纳米片的合成及表面修饰本文分别合成了两种不同形貌的无机纳米粒子:一维勃姆石纳米棒和二维三水铝石纳米片。通过硅烷偶联剂对两种无机纳米粒子进行表面修饰,合成表面具有反应性环氧基团的勃姆石纳米棒（m-BNRs）和三水铝石纳米片（m-Gibbsite）。（2）反应性一维勃姆石纳米棒对PLLA/m-PP共混体系增容研究本文将合成的反应性勃姆石纳米棒引入聚乳酸（PLLA）/改性聚丙烯（m-PP）不相容共混体系中,系统地研究纳米棒结构、添加量对复合材料形态与性能的影响。研究发现,熔融共混过程中,反应性勃姆石表面接枝的环氧基团会与PLLA和m-PP的羧基发生原位接枝反应,形成双接枝纳米棒并稳定地存在于两相界面上。双接枝纳米棒表面的PLLA和m-PP接枝链会分别与PLLA和m-PP相发生有效物理缠结从而提高两相界面粘结力,大幅提高共混物的力学性能。同时,界面富集的勃姆石纳米棒在燃烧过程中形成氧化铝保护层,吸收热量、隔绝氧气、阻止火焰的传播并显著抑制熔融现象,起到良好的阻燃效果。（3）反应性二维三水铝石纳米片对PLLA/PBSU共混体系增容研究本文研究了不同表面性质的三水铝石纳米片对聚乳酸（PLLA）/聚丁二酸丁二醇酯（PBSU）共混物微区结构和性能的影响。研究发现,在熔融共混过程中纳米片两面会随机接枝上PLLA和PBSU分子链,这一无规双接枝纳米片也可以作为PLLA/PBSU不相容共混体系的有效增容剂,提高共混物相间的界面粘结力。其中,纳米片表面上无规接枝的分子链可以通过选择性地“舒张/塌缩”适应周围环境自组装形成“类Janus”结构,这种构象的形成使纳米片表面伸展的接枝链能与对应相中分子链发生物理缠结从而实现有效增容。同时,界面刚性纳米片主导了分散相的界面形状,显著改变了相区的界面曲率。
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