有机无机纳米复合材料及概述 本文关键词：复合材料，无机，纳米，概述，有机
有机无机纳米复合材料及概述 本文简介：本科毕业论文题目：有机/无机纳米磁性复合物的概述学院：化学与化工学院班级：08级化学3班姓名：吴桐指导教师：沈腊珍职称：副教授完成日期：2012年06月05日有机/无机纳米磁性复合物的概述摘要:本文主要介绍了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备、应用机理、应用优点，并且总结了几种典型的纳米磁性复合物的
有机无机纳米复合材料及概述 本文内容：
本科毕业论文
题目：
有机/无机纳米磁性复合物的概述
学院：
化学与化工学院
班级：
08级化学3班
姓名：
吴桐
指导教师：
沈腊珍
职称：
副教授
完成日期：
2012
年
06
月
05
日
有机/无机纳米磁性复合物的概述
摘
要:
本文主要介绍了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备、应用机理、应用优点，并且总结了几种典型的纳米磁性复合物的性能改善。同时，概括了有机/无机纳米磁性物在应用上的研究及其未来的发展前景，重点介绍了有机/无机纳米磁性物在抗癌药物、电磁和其它方面的应用。其中包括两种纳米磁性复合抗癌药物、导电聚合物/无机纳米磁性复合材料以及由其他几种不特定的有机与无机纳米磁性粒子组合后形成的复合材料，分别介绍了它们的制备、机理及在生活其它方面的一些应用前景。
关键词:
抗癌药物；导电材料；有机物；纳米磁性复合物；无机粒子
目录
0.前言1
1
抗癌药/无机纳米磁性复合物1
1.1引言1
1.2抗癌有机物1
1.2.1顺铂1
1.2.2
紫杉醇2
1.3
抗癌有机物的纳米磁性复合药物2
1.3.1
顺铂的纳米磁性复合药物2
1.3.2
紫杉醇的纳米磁性复合药物2
1.4
有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景3
2
导电聚合物/无机纳米磁性复合材料3
2.1引言3
2.2
聚吡咯3
2.2.1.
基础知识4
2.2.2.
导电机理4
2.2.3.
合成4
2.3
聚吡咯/无机纳米磁性复合材料4
3
其它有机物/无机纳米磁性复合物7
3.1引言7
3.2
催化应用7
3.3
分离应用7
3.4
气体传感材料8
4
结论8
参考文献：9
致谢12
II
0
前言
本文简单概述了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备与应用，大致将它们分为三类，分别为抗癌药/无机纳米磁性复合药物，聚吡咯/无机纳米磁性复合材料，其它有机物/无机纳米磁性复合物。它们分别应用于靶向抗癌，电磁材料，以及其它方面。本文重点从以上三个角度展开讨论，分别概述了它们三种复合物的制备，运用机理，应用等。这里主要涉及到的抗癌药物为顺铂（DDP）、紫杉醇，导电聚合物选用代表性的聚吡咯，其它有机物还有带功能团的杯芳烃、磷脂、聚苯乙烯、聚羧酸等，涉及到的纳米磁性无机粒子主要有四氧化三铁、铁氧体、γ-Fe3O4等。
1
抗癌药/无机纳米磁性复合物
1.1引言
纳米技术的迅速发展，使其在细胞生物学领域的应用越发广泛，为卫生医药的研究和发展提供了新的技术和手段。小的尺寸、大的比表面积、好的稳定悬浮性及其能在外加磁场的条件下进行次导向性的运输与富集等特点，使超顺磁纳米粒子在生物医药方面的应用前景日益广泛，尤其在抗癌药物方面的研究是越来越深入。此处主要讨论四氧化三铁纳米磁性微粒，因为它是一种制备相对简单、磁性强、生物相容性又好的磁性粒子，但四氧化三铁磁性纳米颗粒比表面积大，磁性偶极间相互吸引易导致团聚。现在制备四氧化三铁纳米颗粒采用的方法一般有滴定水解法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法[1]等。在抗癌有机大分子纳米药物选择方面，以顺铂、紫杉醇的应用最为广泛。顺铂（DDP）是一种配合物，拥有双功能基团，以顺铂为主的联合化疗已成为治疗癌症的经典方案之一[2]；紫杉醇是具有特异性、周期性的广谱抗癌药，是生物提取剂，对多种肿瘤均有良好效果[3]。但他们的长期使用会使化疗敏感度下降，肿瘤耐药性增强,同时会让化疗者耐受力下降[4]，所以使用纳米磁性四氧化三铁粒子作为药物载体与抗癌药物复合后，将药物靶向运至病灶部位，以深入癌细胞发挥有效作用，这样会使药物的抗癌效果大幅提高，而不良反应却可降至最低，从而形成快速、高效、低毒的药物制剂[5]。
1.2抗癌有机物
1.2.1顺铂
顺铂是第一个研究发现具有抗癌活性的配合物，化学式为顺式二氨基二氯络铂，中文别名是顺式铂等，外文缩写为DDP。它是金属有机络合物，主要作用靶点是癌细胞鸟嘌呤的N7原子配位，从而扰乱了癌细胞DNA的正常复制与转录，或其与核蛋白及胞浆蛋白的结合[6]。
1.2.2
紫杉醇
紫杉醇又称为紫素、泰素，分子式为C47H51NO14，是一种新型的抗微管药物,可促进微管蛋白的聚合来抑制解聚,从而保持了微管蛋白的稳定,抑制了细胞的有丝分裂[7]。
1.3
抗癌有机物的纳米磁性复合药物
1.3.1
顺铂的纳米磁性复合药物
1.3.1.1
顺铂的纳米磁性复合药物的制备方法
这是一种由纳米四氧化三铁颗粒、羧基多糖和顺铂组成的磁性纳米球。它先是在羧基多糖存在条件下合成纳米四氧化三铁颗粒，离心去除不稳定大颗粒，超滤去除羧基多糖及其它电解质，再将他们与顺铂耦联，随后在蒸馏水中透析去除游离顺铂得到以纳米磁性四氧化三铁为载体的载顺铂磁性纳米球[8]。
1.3.1.2
顺铂的纳米磁性复合药物的抗癌机理
纳米磁性四氧化三铁颗粒的磁导向性决定了顺铂的运输与富集，在肿瘤表面加2h
4000Gs的外磁场，由静脉注射纳米复合药物，药物会顺磁场方向移动，从而到达指定的病灶部位，使顺铂有效地作用于癌细胞，达到高效、速效地杀灭癌细胞[9]。
1.3.2
紫杉醇的纳米磁性复合药物
1.3.2.1
紫杉醇的纳米磁性复合药物的制备方法
因纳米微粒四氧化三铁的顺磁性，以及脂质体的可透过细胞膜性，紫杉素的纳米磁性复合药物即为磁性紫杉醇-四氧化三铁-载药脂质体复合体颗粒。制备这种复合药物，一般选用的制备方法是薄膜分散法，将羧甲基壳聚糖十八烷基季铵盐、胆固醇、四氧化三铁磁流体和紫杉醇在一定比例下混合加入一定氯仿溶液中溶解，在超声波、去离子水等作用后，蒸去氯仿，磁分离后收集底部磁性粒子即为产物[10]。另一方法是在有机溶剂中溶解卵磷脂、胆固醇、双鲸蜡磷脂酸、@-生育酚和紫杉素，加乙醚和磁粉缓冲液，超声处理后减压蒸馏，充氮气，再冰浴条件下超声处理既得产品[11]。
1.3.2.2
紫杉醇的纳米磁性复合药物的抗癌机理
四氧化三铁的超顺磁性在肿瘤表面给予外磁场条件下能将紫杉醇脂质体带入病灶处，紫杉醇是一种脂溶性好而水溶性差的物质，它与脂质体能强有力结合，脂质体的可透过细胞膜性即可将紫杉素带入癌细胞内部，有效抑制细胞的有丝分裂，从而杀死癌细胞，而磁性纳米微粒又能有效形成微血管栓子，发挥阻断瘤区滋养血流的作用[10]。研究表明壳聚糖纳米粒径磁性载药系统因其带正电性，可以中和肿瘤细胞比正常细胞多的负电荷从而显得更加具有优势[10]。
1.4
有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景
目前利用纳米磁性材料作为药物的载体，使肿瘤细胞化疗过程更加高效、迅速，它可以提高肿瘤细胞内化疗药物的浓度、减小肿瘤细胞的耐药性，增强化疗的敏感度。又因纳米Fo3O4是带正电的基团，与癌细胞表面过多的负电荷能中和，其自身又具有良好生物相容性，所以无机磁性纳米材料首选四氧化三铁微粒[10]。但如何减小肿瘤细胞的耐药性，通过何种途径增敏化疗，目前并不清楚。所出现的问题是，四氧化三铁纳米磁性颗粒的排出代谢时间长短不能确定，残留药物对正常细胞的毒副作用等。总的来说有机/无机纳米磁性复合粒子在医药应用方面前景广阔。
2
导电聚合物/无机纳米磁性复合材料
2.1引言
导电聚合物自身的导电性与无机纳米磁性粒子的功能性相结合，使其形成的复合材料应用前景十分广泛[12]。其中以聚吡咯／铁氧体复合材料的研究最为活跃，上章我们知道，纳米四氧化三铁粒子作为代表具有许多优点，包括顺磁性，制备简单等,但单纯的二元复合体系成分之间影响较大，聚吡咯的导电性与纳米四氧化三铁的顺磁性在一定程度上与二者配比关系成反比，再加入某些物质后成功的改善其基本性能[13]或者替代无机磁性纳米粒子如羰基铁粉(CIP)等[14]以使电磁参数趋于最佳的匹配状态，这会使其具有更好的发展潜力。在导电高聚物中，聚吡咯由于合成简单、抗氧化性好、电导率较高、易于成膜等优点[15]，被选做最合适的导电聚合物予以研究。
2.2
聚吡咯
2.2.1
基础知识
有机高分子常用做电绝缘体，但在聚乙炔的高电导率被发现以后被彻底摒弃，随后在1977年发现聚乙炔薄膜可以通过碘掺杂使其导电率道道导体级别，从此宣告导电高分子的诞生[16]。最近许多研究者开始将注意力集中在聚吡咯上。
2.2.2
导电机理
由于聚吡咯带有的∏共轭体系是碳碳单键与碳碳双键交替形成的，形成∏键的电子在电场条件下可迅速速沿分子链移动以达到导电目的[17]。
2.2.3
合成
王杰等[18]
在室温下，用电化学氧化聚合法，在乙氰，水（AN／H2O，99／1）溶液比在水溶液中得到高密度的聚吡咯膜。林生岭[19]以三氧化铁为氧化剂，采用反相微乳聚合法制备了其纳米复合材料。韩阜益等[20]以杂多酸为氧化剂，蒸汽沉淀法制得了聚吡咯。杨庆浩等[21]采用界面聚合法制备了聚吡咯功能膜。
2.2.4
应用
因为聚吡咯原料价格低廉、制备简单、稳定性好相对较好、电导率高、优良介电损耗、可加工性强、密度小等优点，所以它的用途极其广泛。如在电磁屏蔽材料、离子交换树脂、传感器、隐身材料、人造神经和人造肌肉、电催化、防腐材料[12]等方面具有极佳用途，此外在抗静电材料、故乡萃取技术等方面也有应用。
2.3
聚吡咯/无机纳米磁性复合材料
2.3.1
聚吡咯／无机纳米磁性复合材料的制备方法：
最理想的聚吡咯／无机纳米磁性复合技术就是将无机纳米颗粒完整均匀地包裹在聚吡咯机体上。主要有共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法、表面诱导聚合技术[22]等常见制备方法。
2.3.1.1
共混法
共混法是在机械力条件下，将无机磁性纳米粒子与聚吡咯混合。它操作简单，再合成过程中易于控制粒子的物理特性，但其磁性纳米颗粒易于团聚，所以在运用共混法时要加入一定量的表面处理剂。中科院化学所刘靖等[23]采用共混的方法来合成聚吡咯/四氧化三铁复合物
2.3.1.2
原位聚合法
原位聚合法是将无机纳米磁性粒子均匀分散在聚吡咯中，然后添加相转移剂或表面改性剂引发聚合而生成纳米复合材料。其操作起来简单易行，是最常用的制备方法之一。郭洪范等[24]运用原位聚合法在阳离子表面活性剂的引导下合成聚吡咯/四氧化三铁复合颗粒。
2.3.1.3
表面诱导聚合技术
Parthc等[25]应用表面诱导聚合技术合成了聚吡咯包覆γ-
Fe2O3、SiO2/γ-
Fe2O3
的核壳结构导电聚合物复合粒子。
2.3.1.4
溶胶-凝胶法
溶胶凝胶法一般分两步，首先烷氧金属或金属盐有控制的水解成溶胶，然后加热或去溶剂使溶胶转化为网状凝胶，高温处理后，去溶剂等小分子即得。Suri等[26]用此方法制得聚吡咯/铁氧体纳米磁性复合材料。
2.3.2
聚吡咯复合物中无机纳米磁性粒子的选择与添加
铁氧体因具有良好的顺磁性通常被作为无机纳米磁性粒子与聚吡咯复合，以形成良好的磁性与导电性，上文所提到的四氧化三铁就是典型代表，但因四氧化三铁为不导电体，在与聚吡咯聚合后会影响复合材料的导电性，使得导磁性与导电性不能兼顾。所以此处提及几种导电性添加物，与聚吡咯/四氧化三铁复合物混合形成三项复合物，以使导电性导磁性得到合理匹配。王君等[13]，运用纳米石墨薄片的添加使纳米四氧化三铁和纳米石墨薄片均包裹在聚吡咯层内，并且使得纳米粒子分散更加均匀，由于引入了导电性优良的石墨薄片，从而使得聚吡咯的网络结构拥有了导电通路，复合材料的电导率有了明显的增加，软磁性也得以充分的体现；同时该研究小组还以Ag纳米粒子作为添加成分通过静电吸附作用加入聚吡咯/四氧化三铁复合材料中，成功制得聚吡咯/Fe3O4/Ag三项复合材料，结构分析表明，Ag颗粒均匀包裹在聚吡咯/Fe3O4的表面，这使得聚吡咯/Fe3O4/Ag三项复合材料导电性明显增强，同时具有优良磁性。再考虑到四氧化三铁的软磁性，因为软磁材料易于磁化，所以应用相对广泛，但最大磁饱和强度较小，磁性不强，在某些领域需要得以替代，肖红梅等[14]提出运用高磁饱和强度的羰基铁粉（CIP）代替四氧化三铁与聚吡咯形成复合材料，得到的复合材料电磁性能均较佳；同时该研究小组还以铁元素和钡元素计量比为11的尖晶石型MnFe2O4铁氧体代替Fe3O4，因其MnFe2O4铁氧体有大矫顽力和剩余磁化强度，所以其在吸波材料上有很大的应用前景；同时该研究小组还M型钡铁氧体与聚吡咯形成复合材料，发现其最大磁饱和强度和剩磁强度降低；该研究小组用一步法得到聚吡咯/FeOOH的复合材料，磁性能测试显示复合材料显示软磁性、矫顽力均为0。金娥等[16]用普鲁士蓝（电荷转移能力好，可控磁性）与聚吡咯形成复合材料，因聚吡咯氧化态不同时相应颜色也不同，加电压后，普鲁士白（PW）、普鲁士绿(PG)、普鲁士蓝(PB)之间会发生转化形成颜色变化，它们的复合材料具有好的电致变性。该复合材料对H2O2具有较敏感的电催化性质；同时该研究小组引入碳纳米管作为聚吡咯/普鲁士蓝的模板形成三元复合纳米纤维，因导电聚吡咯的良好导电性，在PB与碳纳米管之间起到导电连接桥的作用，三组分协同与电子的快速运输，所以此复合材料展现出优异电催化性。徐平等[26]提及另一种硬磁性材料---聚吡咯/BaFe12O9复合材料，其矫顽力较聚吡咯有了质的提高。李永波等[27]运用原位聚合法制备了聚吡咯/ZnFe2O4纳米复合材料，聚吡咯的包裹导致复合物共振频率提高，磁损耗能力增强，从而微波吸收性能好。H.Zhang等[28]制得的三元聚合物聚吡咯/Fe3O4
/Au纳米复合材料，表现出良好的电磁性和催化性能。杨超等[29]在结合环境保护理念的情况下，研究了烟煤灰与聚吡咯的复合材料，烟煤灰含量复杂，本身具有磁性，利用价值很大，合成出的此复合物通过分析发现一定配比下其呈现良好导电率、软磁性。
2.3.3
聚吡咯/无机磁性纳米复合材料在电磁方面的应用
2.3.3.1
吸波材料
导电聚合物是重要的微波吸波材料之一，铁氧体纳米材料也拥有一定的吸波特性，综合它们的电磁损耗和波阻抗匹配等特性，将介电损耗材料与磁损耗材料复合在一起，研究开发出了一种拥有宽频带、强吸收、可调控电磁参数、加工相对简单的导电聚合物/铁氧体复合材料。程艳鹏[12]选用聚吡咯与四氧化三铁的复合材料，因为上文所提及的聚吡咯的一系列优点，再如密度小能满足飞行隐身对轻的要求等，研究表明复合材料中四氧化三铁的质量分数的不同直接影响复合材料的吸波特性，所以需要深入研究配比。
2.3.3.2
电化学的存储
M.Mallouki等通过化学氧化法制得聚吡咯-Fe2O3复合材料，由于其颗粒尺寸和比表面积的改变使得其储存能力较纯导电聚吡咯高，可用于电化学储存[30]。
2.3.3.3
磁流变液智能材料
它对杂质污染不敏感，适用温度范围广，响应速度快、可用电磁铁产生磁场等特性，使其在汽车、机器人、航空航天方面作为智能材料广泛应用，而基液聚吡咯因其密度小、良好导电性被选做合适载液应用于磁性流体[31]。
2.3.3.4
永磁材料
上文提及四氧化三铁的取代，应用硬磁性的尖晶石铁氧体等与聚吡咯形成复合材料，可得到较高的矫顽力、剩磁强度等，可作为永磁材料，再涂覆在一定机体上用作磁记录材料[31]。
2.3.3.5
软磁材料
聚合物基磁性纳米复合材料具有良好软磁性特点，可用于制作低频中小型变压器磁芯，其效率高，温升低[31]。
3
其它有机物/无机纳米磁性复合物
3.1引言
有机物质和无机纳米磁性粒子的选择与配比会使得有机/无机纳米磁性复合材料变化万千，应用也能涉及到我们生活的方方面面，比如在催化、分离富集、气体传感器、防腐材料等各个方面。这里讨论的有机物主要有聚吡咯、聚苯胺、含功能基团的杯芳烃、磷脂、聚苯乙烯；磁性无机物主要有普鲁士蓝、四氧化三铁、γ-Fe2O3等。下面我们将简单做以讨论。
3.2
催化应用
在H2O2的催化中，金娥等[16]研究了聚吡咯/普鲁士蓝的复合纳米纤维，它对H2O2有良好的电催化作用，但因导电性的局限，再添加碳纳米管作为电桥形成碳纳米管/聚吡咯/普鲁士蓝三元复合纳米纤维的电催化效应更加明显。
3.3
分离应用
3.3.1
吸附分离金属离子
超分子主体分子杯芳烃衍生物因具有识别功能，在与磁性纳米粒子复合后，既可以通过杯芳烃的识别功能与磁性纳米离子的分离特性来完成对金属离子的吸附分离。陈朗星等[32]将杯芳烃超分子与磁性纳米粒子复合形成磁性复合微球，他们先合成了一系列的功能化杯芳烃衍生物及含磺酸基的水溶性杯芳烃衍生物，然后通过沉淀反应在水相中合成Fe3O4的磁性纳米微球，将两者复合后应用于液相中金属离子的分离富集。
3.3.2
富集分离生物分子
病毒、蛋白质与细胞等生物分子目前均可被磁性纳米粒子分离。张立学等[33]用磷脂包覆胶体四氧化三铁纳米粒子，形成磷脂/四氧化三铁纳米磁性粒子，应用于从多种蛋白质的混合物中分离、回收单一蛋白质。这种方式同样可以应用于环境污染物的分离。对于癌症的治疗，癌细胞扩散至骨髓液，使得从血液中分离癌细胞成为治疗癌症的重要部分，最近有机构成功使用聚苯乙烯/
Fe3O4纳米磁性微球分离了人体骨髓液中的癌细胞[34]。
3.3.3
富集吸附化妆品中的对羟基苯甲酸酯
近期发现，对羟基苯甲酸酯对人体伤害较大，所以对于化妆品中的对羟基苯甲酸酯的富集研究日益广泛。沈昊宇等[35]成功制备了高分子聚羧酸/四氧化三铁纳米磁性复合颗粒，应用于富集吸附商业化妆品中的对羟基苯甲酸酯。
3.4
气体传感材料
由于聚吡咯具有气敏性，在形成复合材料后，其使用温度上限、灵敏度均得到提升。Tandon等报道了聚吡咯/氧化铁复合材料在CO2，N2，CH4气体的传感材料方面的应用。Wu等将聚吡咯/γ-Fe2O3用于毒气检测[14]。
4
结论
本文主要概括总结了有机/无机纳米磁性复合粒子在我们生活世界中的应用，纳米材料作为新时代材料的代表被广为研究，它的“尺寸效应”，“表面效应”等特性决定了它广泛的用途。而纳米磁性材料与有机物的结合，使其形成具有多种用途的交叉复合材料，使其运用更加广阔和具有灵活性。
本文选用两种广泛使用的抗癌药物与纳米磁性四氧化三铁纳米粒子结合，应用于抗癌医药方面，通过四氧化三铁的磁靶向性与纳米粒子的一些特性将抗癌药物高效、迅速地送抵癌细胞病灶部位，以达到高的抗癌效应。但纳米磁性粒子的良好代谢需进一步研究。聚吡咯作为高分子导电聚合物的代表与多种富有磁性的纳米颗粒结合，考察了其复合材料的各种电磁性能，使他们能被广泛用于我们电磁生活的各个方面。有机/无机纳米磁性材料的其它方面的应用，讨论几种有机粒子与几种无机纳米磁性粒子的自由结合状态下目前阶段的部分应用成果。相信在各国各领域的科学家的紧密合作下，有机/无机纳米磁性复合物在我们人类社会的发展中会起到更加重要的作用。
参考文献：
[1]
王丽艳.
纳米四氧化三铁制备的研究进展[J].
科技资讯,2009,27.
[2]
STEWARTD
J.
Mechanism
of
resistance
to
cisplatin
and
carbo-platin
[J].
CritRev
Oncol
Hemato,2007,63(1):
12-31.
[3]
刘福和,倪文娟.
紫杉醇的药理与临床研究进展[J].
医学信息（上旬刊）,2011,6:
2-3.
[4]
龙镇,谢明强,张涛.
改性载顺铂磁性纳米药物联合放疗靶向治疗鼻咽癌裸鼠移植瘤的研究[J].南方医科大学学报,2009,29（9）:
1827-1830.
[5]
张辉,孙慧,David
G.
Evans,等.
磁性药物-无机纳米复合材料的结构设计与表征[J].
科学通报,2004,49（24）:
101-105.
[6]
章志强,周立新.
顺铂类药物抗癌活性的理论研究[D].
福州:
福州大学.
2005.
[7]
包怡红,王军.
紫杉素抗癌机理研究进展[J].
特产研究,2003,1.
[8]
谢民强,徐雪青,沈辉,等.
一种载顺铂磁性纳米球及其制备方法[D].
广州中山大学.
2005.
[9]
周颐,姜藻,顾晓怡,等.磁性纳米四氧化三铁协同顺铂作用于肺癌A549细胞的初步研究[J].东南大学学报,2009.
[10]
闫润民,梁超,赵明,等.
磁性紫杉醇-四氧化三铁-载药脂质体复合体复合体微粒磁靶向脑内分布的实验研究[J].
生物医学工程与临床，2011,15（2）:
103-106.
[11]
张志荣,谭群友,陈开杰,等.
紫杉素磁靶向脂质体的研制及其抗肿瘤作用的研究[J].
中国医院药学杂志,2002,22(9):
523-525.
[12]
程燕鹏,王永生.
导电聚吡咯/Fe3O4复合材料的制备与电磁特性[D].
北京:
北京交通大学.
2011.
[13]
王君,莫尊理.
聚吡咯基纳米复合材料的制备及电磁性能的研究[D].
兰州:
西北师范大学.
2010.
[14]
肖红梅,付绍云.
电磁功能纳米复合材料的制备及性能研究[D].
北京:
中国科学院研究生院.
2007.
[15]
李靖.
聚吡咯-银纳米复合材料的制备及电化学性能研究[J].
上海第二工业大学学报，2010,27（2）:
106-111.
[16]
金娥,张万金,王策.
导电高分子及其复合物纳米材料的制备与性质研究[D].
长春:
吉林大学.
2011.
[17]
张晓艳,王纪孝.
导电聚合物纳米颗粒的制备及其沉淀行为研究[D].
天津：天津大学.
2007.
[18]
王杰,徐友龙,陈曦,等.
电化学法制备高密度导电聚吡咯的性能研究[J].
物理学报,2007，7：110-112.
[19]
林生岭,曹旭,马建华,等.
十二苯磺酸-聚吡咯纳米复合材料的合成与表征[J].
材料开发与应用,2009,2:
102-106.
[20]
杨庆浩,林俊,王晓刚,等.自组织界面聚合聚吡咯膜性能研究[C].
卢利平.
第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集.
重庆:
功能材料出版社,2010.
[21]
李雪艳,王德松,安静,等.
导电聚合物/无机纳米复合材料的研究进展[J].
材料导报,2007,21:
174-178.
[22]
Liu
J.
Wan
M
X.
Polym
Sei,Part
A;
Polym
Chem
[J],2000.
38:
2734～2739.
[23]
郭洪范,朱红,林海燕,等.
聚吡咯/四氧化三铁纳米复合材料的制备与表征及性能[J].
北京交通大学学报,2007,31(6):
38-41.
[24]
王彦红,王景慧.
导电高分子纳米复合材料研究进展[J].
化工时刊,2007,21(1):
73-77.
[25]
Komilla
Suri,etal.
synthetic
Metals,2002,126(2-3):
137-142.
[26]
徐平,韩喜江.
导电聚合物及其纳米复合材料的制备和性能研究[D].
哈尔滨:
哈尔滨工业大学.
2010.
[27]
李永波,李小鹤.
铁氧体/聚吡咯和镍/硫化锌磁性复合材料的制备与表征[D].
长沙:
中南大学.
2010.
[28]
Zhang
H,Zhong
X.
XuJ.
J.
Fe3O4
/polypyrrole
/Aunanoeomposites
witheore
/shell
/shell
str
Uct
Ure:
synthesis,charaeteration,and
their
electroehemical
ProPerties
[J].
Langmuir.
2008,24(23):
13748一13752.
[29]
杨超,刘鹏.
聚吡咯基导电复合材料的制备及其性能研究[D].
兰州:
兰州大学.
2011.
[30]
刘军,李梅,李文光,等.
聚吡咯/无机纳米复合材料研究进展[J].
山东轻工业学院学报2011,25(4):
35-39.
[31]
余声明.
广泛应用的新型功能磁性复合材料研究[J].
材料与封装应用汇总,2005,87-89.
[32]
陈朗星,尹洪宗,赵文峰,等.
杯芳烃磁性复合微球的制备和分析应用:
中国,0646[P].
2007.
[33]
张立学,郭少军,汪尔康.
磷脂双层膜包附的超顺磁纳米粒子的制备与应用[C].
中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集.
天津:
中国化学会,2008.
[34]
张存瑞,李巧玲.
纳米磁性复合材料在隐身技术和医学上的研究进展[J].
论文选粹,2008,3:
22-30.
[35]
沈昊宇,赵永纲,胡美琴,等.
高分子聚羧酸-纳米Fe3O4磁性复合颗粒的制备及其对水中对羟基苯甲酸酯类化合物的吸附作用[J].
复合材料学报,2009,4:
120-124.
An
overview
of
the
organic
/
inorganic
nano-magnetic
complexes
Abstract:
This
paper
mainly
describes
the
preparation,application
mechanism
and
the
advantages
of
several
organic
/
inorganic
nano-magnetic
compound,and
summarizes
the
performance
improvement
of
several
typical
nano-magnetic
complexes.
At
the
same
time,it
also
summarizes
the
organic
/
inorganic
nano-magnetic
material
on
the
application
and
its
future
development
prospects,and
focuses
on
the
organic
/
inorganic
nano-magnetic
material
in
the
anti-cancer
medicine,electromagnetic
and
other
aspects
of
the
application.
This
includes
two
kinds
of
nano-magnetic
composite
anti-cancer
drugs,conducting
polymer
/
inorganic
nano-magnetic
nanoparticles
magnetic
composite
materials,as
well
as
composite
materials
formed
by
several
other
non-specific
organic
and
inorganic
magnetic
nanoparticles
combination,and
introduces
their
preparation,mechanism
and
application
prospects
respectively
in
some
other
aspects
of
life.
Key
words:
anticancer
drugs;
conductive
material;
organic
matter;
nanomagnetic
complex;
inorganic
particles
致
谢
本论文从立题到论文撰写整个过程都是在指导老师沈腊珍的悉心指导下完成的。特别是指导教师在学习上，思想上都给予我极大的关怀和帮助，在传授我知识的同时，更加注重培养我解决问题的思路和方法及创新能力，为我今后学习和工作打下了坚实的基础并开阔了我的视野。我所取得的每一点进步无不凝聚着指导老师沈腊珍的心血，我将最诚挚的谢意奉献给我的指导老师沈腊珍。
13
篇2：复合材料在海洋环境中及应用--邱龙佳
复合材料在海洋环境中及应用--邱龙佳 本文关键词：复合材料，海洋环境，邱龙佳
复合材料在海洋环境中及应用--邱龙佳 本文简介：环境材料概论课题论文题目：复合材料在海洋环境中的应用院系：建筑与材料工程系班级：10材料班学号：1061020008姓名：邱龙佳摘要：海洋资源丰富多彩，而我们对海洋的开发利用很有限，所以研究海洋友好环境型开发材料成了当前的热点项目，以促进我们对海洋的进一步了解和开发。关键词：海洋，环境材料1玻璃钢
复合材料在海洋环境中及应用--邱龙佳 本文内容：
环境材料概论课题
论文题目：复合材料在海洋环境中的应用
院系：建筑与材料工程系
班级：10材料班
学号：1061020008
姓名：邱龙佳
摘要：海洋资源丰富多彩，而我们对海洋的开发利用很有限，所以研究海洋友好环境型开发材料成了当前的热点项目，以促进我们对海洋的进一步了解和开发。
关键词：海洋，环境材料
1
玻璃钢在海洋环境中的应用
1、玻璃钢的组成
2、玻璃钢的成形工艺
3、玻璃钢的性能
4、玻璃钢在海洋环境下的应用
2
深潜固体浮力材料
1、深潜固体浮力材料
2、固体浮力材料的分类
3、浮力材料国内外发展概况
4、微球复合泡沫材料制备技术
1、玻璃钢的组成
玻璃纤维
：无碱、低碱、中碱、高碱纤维（国内船舶工业：无碱、中碱纤维以其制品）合成树脂：船用合成树脂以不饱和聚脂树脂为最多。耐腐蚀性：则主要取决于树脂的有关性能。辅助剂：影响玻璃钢的性能。
2、玻璃钢的成形工艺
船用玻璃钢多采用手糊法，包括：
（1）模具准备工作（2）玻璃纤维制品的准各工作（3）调配树脂（4）手工糊制成型（5）固化及热处理（6）脱膜及加工
3、玻璃钢的性能
（1）比重小、比强度高（快速船舶理想材料）
玻璃钢：比重1.6～1.9，约为钢材的1/5优点：可增加船舶载重量，提高航速增加潜艇或深水考查船的下潜深度
（2）非磁性材料，良好的电绝缘和隔热性能优点：用于船舶能提高电子设备的精确性可避免磁性水雷的攻击和雷达的发现（3）耐腐蚀性强、便于维修保养优点：使用寿命长
4、玻璃钢在海洋环境下的应用
（1）玻璃钢在水面舰船中的应用
美国：是最早在船舶工业中应用玻璃钢的国家，早在1946年就制造了第一艘玻璃钢交通艇，l947年又试制了10米纤维增强塑料船。1970年大约有16吨的玻璃纤维增强塑料用于造船，作各种船体结构、甲板、上层建筑物等多种产品。1962～1972年间纤维增强塑料船总数达55万余艘。现在美国海军部规定，长1
6米以下的舰船全部采用增强塑料制做。
我国：自1958年以来也研制了各种玻璃钢船。现已批量生产6～7米工作艇，6～7米交通艇，5～6米舢板，68人救生艇，40吨驳船等。
（2）海洋环境下玻璃钢的应用局限性
目前，玻璃钢虽然在船舶与海洋工程中已获得广泛应用，但由于它存在弹性模量低，长期耐高温性能较差、有老化现象、生产工艺落后、原料成本和造价过高、耐磨性差等原因，玻璃钢用于建造大型舰船，目前尚受到一定限制，有待进一步研究以获解决劳动强度高、效率低、制作环境有害于健康
2
深潜固体浮力材料
1、深潜固体浮力材料
海底石油及天然气等资源的探测、考察、开采！近海油气田：水深300m左右
水深较大的开采和探寻项目：北海作业450m，美国墨西哥湾530m，地中海的意大利水域760m。利用载人或无人潜器在深海中直接进行观察、摄影、测量、取样以至设置必要的仪器设施、水下作业等深潜技术是海洋开发必不可少的。
目前一次饱和潜水过程的极限为600m！为了解决深潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性，提供足够的净浮力，人们开始研制高强度固体浮力材料
(Solid
Buoyancy
Materials，简称SBM)
以替代传统的耐压浮力球和浮力筒。
SBM
是发展现代深潜技术的重要组成部分，对保证潜器所必须的浮力，对提高潜器的有效载荷，减少其外型尺寸，尤其是在建造大深度的潜器中，有着重要的作用。
浮力材料的具体要求：
需长期浸泡在水中，耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。
强度与浮力关系：
水深增加，强度亦增加，密度随之加大，浮力系数减小。
吸水率低，吸水平衡时间短。浮力材料本身不能防水时还需包敷防水层（外表面包敷材料耐腐蚀和抗冲击以延长它的使用寿命）。
目前的应用：
水中设备的配重，水中的浮缆、浮标、海底埋缆机械、零浮力拖体、无人遥控潜水器等。
2、固体浮力材料的分类
低密度、高强度的多孔结构材料，典型复合材料
化学泡沫塑料：利用化学发泡法制成的泡沫复合材料，最低密度极限是0.24g/cm3
复合泡沫塑料：是由环氧树脂及其它热固性树脂和轻质填料混合而成。轻质填料是指玻璃微珠或其它材料的中空微珠，以5-300μm的粒径均匀地分散在主体树脂中。
上述密度极限为理想值，实际上是很难实现的！
（1）化学泡沫塑料
已被成功地用于海面浮标系统，密度范围从0.008g/cm3到相当于基本树脂密度的75
%左右。
Reichhold化学公司提供的聚氨酯泡沫，用于生产船用硬质泡沫材料，其性能如下：
密度，
g/cm3：
0.03-0.08
0.08-0.4
0.4-0.8
压缩强度，MPa：
0.12-1
0.55-10
5.5-31
体积吸水率，%：
2.5-1.7
1.7-0.5
0.5
泡沫塑料用于全潜式浮力材料的两个基本限制因素：
泡沫塑料在静水压下强度和可靠性也未进行充分的研究及实验验证！洛克希德公司的初步评估性研究表明：化学泡沫塑料在屈服强度上无法同玻璃微球复合泡沫材料相比！（在深潜浮力的应用是十分有限）。
化学泡沫塑料用于全潜式浮力材料的局限性：
化学泡沫塑料的密度存在不均匀性！（芯部密度与接近表皮的密度有较大差别）
化学泡沫塑料作深潜浮力材料时还必须进行涂覆材料和涂覆工艺的研究（涂覆材料防渗水的可靠性、耐海水侵蚀性等）
（2）复合泡沫塑料
国外资料介绍最多的浮力材料！
成型工艺：振动浇注，抽真空浇注，模压等方法。粘结树脂：环氧树脂，聚氨酯，酚醛树脂等。
轻质填料：空心球尺寸范围0.02-50mm，密度0.1-0.7g/cm3。最常用轻质填料是平均直径为75μm、密度为0.3g/cm3的空心玻璃球。除玻璃外，还包括陶瓷、碳和有机聚合物等。（空心球制备都是通过将发泡剂加入到粉碎的基材中，随后加热膨胀而获得）
3、浮力材料国内外发展概况
（1）国外概况
20
世纪70
年代开始研究工作，已解决水下6000m用低比重浮力材料的技术难题，并已形成系列标准！
美国：海军实验室（密度0.35g/cm3，抗压强度5.5MPa）；
洛克希德公司(浅海，0.35g/cm3，强度5.6MPa，潜深540m；深潜，0.45-0.48g/cm3，强度25MPa，潜深2430m)
日本：大体上分三个时期，第一时期是1970年水深300m潜水作业；第二时期是80年代初研制载人深潜器“深海6500”；第三时期是1987年开始研制一万米深的水下机器人。
（2）国内概况
国内的浮力材料：一般采用聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫或其他发泡塑料。与国外同等材料相比，成本低，但耐压强度低，浸水一段时间后，会吸水，失去浮力，使用可靠性差；最大工作深度400m
左右。
（a）浅海固体浮力材料：采用软木、浮力球、浮力筒及合成泡沫塑料或合成橡胶，所用合成泡沫塑料的密度为0.5-0.6g/cm3，抗压强度为4MPa
（b）深海固体浮力材料：尝试开展相关研究工作
哈尔滨船舶工程学院：实验室条件下曾试制过500-600m水深用固体浮力材料，其方法是用直径3-4mm的中空玻璃小球与20、30、40、60、100目中空玻璃微珠按最佳比例配合，用环氧树脂粘结制作密度0.55g/cm3的固体浮力材料。该固体浮力材料密度很难小于0.5g/cm3，且该中空玻璃微珠难于制作、价格昂贵，未能实现工业生产。
（c）空心玻璃微珠：用作浮力调节介质，已形成产品
北航粉体技术研究所：多功能空心微珠材料，粒度细小、中空球形、抗压强度高、耐火度高、电阻率高、耐腐蚀、热传导系数低、热收缩系数小。主要化学成分为二氧化硅和三氧化二铝，主要物相组成为莫来石和石英。经表面改性处理后与高分子材料、涂料等基体材料结合好、相容性好b）空心玻璃微珠：用作浮力调节介质，已形成产品
秦皇岛市玻璃微珠厂：由硼硅酸盐原料制成空心玻璃微珠，粒度为10-250?m，壁厚1-2?m
。该产品具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过特殊处理，具有亲油憎水性能，非常容易分散于树脂有机材料中。
4、微球复合泡沫材料制备技术
（1）
微球复合泡沫材料制备常用方法
微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系!
微球壳壁很薄，不耐剪切和高压，在成型中应避免高剪切力和高压力存在（注塑或挤出等成型工艺不适用）
(a)
浇注法
适合于环氧，聚酯等液体树脂，可直接将空心微球与树脂混合形成糊状混合物，除去气泡后浇注模内并固化成型。
优点：产品大小及形状不收限制缺点：粘度大而气泡不易排出，填充量低而制品比重大
(b)
真空浸渍法
先将中空微球填入成型模具中，然后模具抽真空，同时吸入树脂，使微球间的空隙完全充满树脂，最后固化定型。该法制得的复合泡沫质量均匀，微球的填充率高。但生产规模有限，制造大型制品困难。
(c)
液体传递模塑法
将基体树脂与中空微球在减压条件下混合，然后在正压下注入模具内，固化成型。该法的生产规模可不受限制。但微球的填充量较低，分布均匀性差。
(e)
压塑法
将树脂与中空微球混合倒入模具中，加热、加压成型。与前面的成型方法相比，该法微球填充量高，生产规模不限，成型周期短。但中空微球在压力下破碎，因此要严格控制成型压力
固体深潜浮力材料研究展望：
目前国内外报道的以复合泡沫塑料居多，一般采用玻璃复合泡沫材料和合成材料改性的玻璃复合泡沫材料。
研究方向：（1）开发轻质填料和低密度高强度粘合剂（2）研制低密度、高耐压、可切割固体浮力材料
综上所述，固体浮力材料是一种高新技术产品，是一种新型深潜用复合材料，具有很大的适应范围，研究开发深潜用固体浮力材料将有助于广阔海洋资源的开发利用！
参考文献
刘习明，环境材料学.清华出版社，2003
张远琴，黄勇.海洋复合材料研究开发.化学世界，2001
徐兴泉，王宇敏.环境材料导论.北京：化学工业出版社，2001
5
篇3：玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料及制备
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料及制备 本文关键词：环氧树脂，玻璃纤维，制备，复合材料，增强
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料及制备 本文简介：综合实验研究玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备院系：航空航天工程学部专业：高分子材料与工程专业指导教师：于祺学生姓名：王娜目录第1章概述1.1玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的研究现状1.2本次试验的目的及方法第2章手糊法制备玻纤/环氧树脂复合材料2.1实验原料2.1.1环氧树脂2.1.2玻璃纤维2
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料及制备 本文内容：
综合实验研究
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备
院
系：航空航天工程学部
专
业：高分子材料与工程专业
指导教师：于祺
学生姓名：王娜
目录
第1章
概述
1.1
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的研究现状
1.2
本次试验的目的及方法
第2章
手糊法制备玻纤/环氧树脂复合材料
2.1实验原料
2.1.1环氧树脂
2.1.2玻璃纤维
2.1.3咪唑固化剂
2.1.4活性稀释剂
2.2手糊成型简介
2.4实验部分
2.4.1实验仪器
2.4.2实验步骤
第3章
力学性能测试
3.1剪切强度
3.2弯曲强度
3.3实验数据的分析
3.3.1
浸胶的用量及均匀度
3.3.2
固化时间与温度的影响
3.3.3
活性稀释剂的用量
第4章
结论与展望
4.1结论与展望
参考文献
14
第1章
概述
1.1
玻璃纤维增强环氧树脂复材的研究现状
EP/玻璃纤维(GF)复合材料是目前研究比较成熟、应用最广的一种复合材料。EP/GF复合材料具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛、工艺性好、加工成型简便、生产效率高等特点,并具有材料可设计性及特殊的功能性如屏蔽电磁波、消音等特点,现已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法代替的重要材料。且复合材料的研究水平已成为一个国家或地区科技经济水平的标准之一。目前美，日，西欧的水平较高，北美，欧洲，日本的产量分别占33%，32%，30%。毋庸置疑，EP/玻璃纤维(GF)复合材料的质量轻，高强度等优于金属的特性，会在某些领域更广泛的使用，目前复材的粘接性能与力学性能成为主要的研究方面。目前主要的成型方法有手糊成型，缠绕成型，热压管成型，RTM成型，拉挤成型。
1.2
本次试验的目的及方法
实验由学生自行设计采用一种固化体系，用手糊成型方法制备EP/玻璃纤维(GF)复合材料，再测量材料的力学性能如，弯曲，剪切。目的在于
1，了解材料科学实验所涉及到的设备的基本使用。
2，掌握环氧树脂固化体系的配置及设计。
3，对手糊成型操作了解，及查找文献完成论文的能力。
就此要求我们第2组采用环氧树脂E-44，20cm×20cm的玻璃纤维布15张，用咪唑固化剂并加入稀释剂防止体系过粘。通过查阅相关文献，确定咪唑固化环氧树脂的最佳固化条件：60℃/2h+80℃/2h，制备了玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，之后将制备的样品进行力学性能测试，其层间剪切强度为5.750Mpa，弯曲强度为127.64Mpa。
第2章
手糊法制备玻纤/环氧树脂复合材料
2.1
实验原料
2.1.1环氧树脂
环氧树脂是含有两个或两个以上的环氧基，并在适当的试剂的作用下能够交联成网络结构的一类聚合物。它是一类具有良好粘接、耐腐蚀、电气绝缘、高强度等性能的热固性高分子合成材料。其中，双酚A缩水甘油醚型环氧树脂的原材料来源方便、成本低，所以在环氧树脂中它的应用最广，产量最大，约占环氧树脂总量的85%以上[9]。其化学结构如下：
从环氧树脂本身的结构分析，其主要特点如下：
（1）良好的加工性
未固化的环氧树脂本身分子间的内聚力小，分子有扩展的倾向，故树脂的流动性好，且易于和固化剂及其他材料如填充剂等混合，因此有良好的加工性。
（2）粘着性强
由于树脂中的脂肪族羟基、醚键和环氧基的存在，这些极性基能与含有金属、硅酸盐、活泼氢的材料表面产生较强的分子间作用力或发生反应产生化学键，因此环氧树脂的粘着性很强，有万能胶之称。
（3）可低压成型且收缩率小
环氧树脂通常在固化时没有低分子副产物产生，所以不会产生气泡，可以低压成型，而且收缩率小，它的热膨胀系数也很小（一般为6.0×10-5℃-1），环氧树脂是热固性树脂中收缩率最小的一种，在100℃固化时收缩率为0.5%，在200℃固化时为2.3%。
（4）化学稳定性好
环氧树脂分子结构中无酚性羟基，又无酯键，所以其耐碱性比酚醛树脂和聚酯树脂要好，此外，在固化后的体形结构中有稳定的苯环和醚键，故耐酸性、耐溶剂性以及耐水性也很好，在室温下吸水率在0.5%以下。
（5）有较好的力学性能
环氧树脂固化以后，在交联点间有一定的距离，中间链除含苯环外还有两个醚键，具有一定的活动性，因而脆性较小，基本属于硬而强韧性的材料，所以具有较高的机械强度。另外与酚醛树脂、聚酯树脂比较，环氧树脂也具有较好的介电性能。
2.1.2
玻璃纤维布
玻璃纤维（英文原名为：glass
fiber或fiberglass
）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。玻璃纤维布是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的
1/20-1/5
，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。我国生产的玻璃布，分为无碱和中碱两类，国外大多数是E-GLASS无碱玻璃布。玻璃布主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等。中碱玻璃布主要用于生产涂塑包装布，以及用于耐腐蚀场合。织物的特性由纤维性能、经纬密度、纱线结构和织纹所决定。经纬密度又由纱结构和织纹决定。经纬密加上纱结构，就决定了织物的物理性质，如重量、厚度和断裂强度等。有五种基本的织纹：平纹plan(类似方格布)、斜纹twill(一般+-45度)、缎纹statin(类似单向布)、罗纹leno(玻璃纤维网格布主要织法)和席纹matts(类似牛津布)。
其分类：
1、
按成分：主要是中碱、无碱、高碱（是对玻璃纤维中碱金属氧化物的成分进行分类），当然也还有由其它成分进行的分类，但品种太多，不一一列举
2、按制造工艺：坩埚拉丝和池窑拉丝。
3、按品种：有合股纱、直接纱、喷射纱等。
另外，就是按单纤维直径、TEX数、捻度、浸润剂类型进行区分。
玻璃纤维布的分类与纤维纱的分类是相通的，除了上述以外，还包括：织法、克重、幅度等。
2.1.3
咪唑固化剂
常用的咪唑类环氧树脂固化剂包括咪唑,2-甲基咪唑,2-乙基-4-甲基咪唑,2-苯基咪唑等,与一般的环氧树脂固化剂相比,它具有以下几个方面的优点:
(1)
用量少(一般为树脂用量的0.
5%～10%
),挥发性低,毒性小。
(2)
固化活性较高,中温条件下短时间即可固化。
(3)
固化物热变形温度高,有优异的耐化学介质性能、电绝缘性能力学性能。
(4)
除用作主固化剂外,还可作为助固化剂和固化促进剂,能够明显改善环氧树脂固化体系的性能。
咪唑类环氧树脂固化剂除上述优点外,还存在一些缺点和问题,具体表现在:
(1)
咪唑类化合物多为高熔点的结晶固体粉末,与液态的环氧树脂混合困难,工艺性能较差。
(2)
咪唑类固化剂在高温下有一定的挥发性和吸湿性。
(3)
品种较少,不能满足特殊的施工工艺以及对固化物的某些特定要求。
(4)
常用咪唑类固化剂由于固化活性较高,因此与环氧树脂混合后适用期较短,不能作为单组分体系较长时间贮存。
咪唑类的固化机理：咪唑类固化剂分子中存在1位仲胺氮原子和3位叔胺氮原子它对环氧树脂进行固化反应时一般认为咪唑环上的3位氮原子首先使环氧树脂上的环氧基开环，当1位氮原子上存在氢原子时，发生氢原子转移，然后1位氮原子在与环氧树脂反应，形成1:2加成产物；当1位氮原子上存在取代基时1位氮原子不与环氧树脂发生开环反应仅3位氮原子使环氧树脂中的环氧基开环形成1：1产物。最后环氧基开环产生的氧负离子继续催化环氧树脂开环聚合。
2.1.4
活性稀释剂
活性稀释剂按其每个分子所含反应性基团的多少，可以分为单官能团活性稀释剂和多官能团活性稀释剂。单官能团活性稀释剂每个分子中仅含一个可参与固化反应的基团，如甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)。多官能团活性稀释剂是指每个分子中含有两个或两个以上可参与固化反应基团的活性稀释剂，如1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)。采用含较多官能团的单体，除了增加反应活性外，还能赋予固化膜交联结构。这是因为，单官能团单体聚合后只能得到线形聚合物，而多官能团的单体可得到高交联度网络。
2.2手糊成型简介
手糊成型是指用手工或在机械辅助下将增强材料和热固性树脂铺覆在模具上，使树脂固化后形成复合材料的一种成型方法。
手糊成型工艺包括[7]：
（一）原材料的准备：
（1）玻璃纤维织物的准备
注意事项：
1）玻璃布的经纬向强度不同，对要求正交各项同性的制品，则应将玻璃布经纬向交替铺覆。
2）裁剪玻璃布的大小，应根据制品尺寸、性能要求和操作难易来确定。玻璃布越大制品强度越高，因此裁剪玻璃布时应尽可能裁剪得大些。
（2）树脂胶液的配制
是将树脂、固化剂或引发剂、促进剂、填料和助剂等混合均匀，常温固化的树脂具有很短的适用期，必须在凝胶以前用完。树脂胶液配制的关键是凝胶时间和固化程度的控制。凝胶时间是指在一定温度下树脂、引发剂、促进剂混合以后到凝胶所需要的时间。手糊成型工艺要求树脂在成型操作完成以后的一段时间内凝胶，使树脂能充分浸透增强材料。
（二）模具的准备及脱模剂的涂刷
（1）模具的准备
玻璃钢模具的准备方法如下:
2）新模具要对照图样组装，核对模具的形状、尺寸及脱模斜度。
3）如果是使用过的模具，则要检查模具的破损情况，如有破损要进行修补，如果发现模具表面粗糙，则应按下列顺序仔细地加以修整：①用从粗到细的水砂纸加水打磨；②用抛光膏或抛光水抛光；③上抛光蜡。
3）保管模具时要盖好聚乙烯薄膜，防止粉尘、油污、水汽等粘附模具。
（2）涂刷脱模剂
石蜡类脱模剂的涂刷方法如下：①清除模具表面的水分、灰尘、污垢，充分干燥模具；②将石蜡脱模剂在模具表面按一定方向、一定顺序轻轻地擦拭，模具的凸部、棱角要特别注意涂均匀；③待干燥后用软布擦亮；④大部分石蜡类脱模剂都含有挥发性物质，所以重复涂刷时，中间应有一定的时间间隔，待上次所涂刷涂膜剂中的挥发物完全挥发掉再涂下一次。
（三）胶衣层的准备
为了改善树脂固化中收缩带来的表面质量问题，并延长其使用寿命，在制品表面往往做一层树脂含量较高、性能较好的层面，它可以是纯树脂层，也可用表面毡增强，通常称为胶衣层。其厚度一般约为0.25-0.5㎜，根据不同的性能要求，选用不同的胶衣树脂。
（四）复合材料制品的糊制及固化
（五）脱模、修整及装配
2.4实验部分
2.4.1实验仪器设备
表2-2
实验用主要仪器设备
设备名称
型号
生产单位
电子精密天平
JM-BL-1003
余姚市纪铭称重校验设备有限公司
电热鼓风干燥箱
DHG-9075A
上海-恒科学仪器有限公司
微电子拉力机
RG3050
——
2.4.2实验原料及步骤
原料：根据上述原料的性质及实验要求我们取环氧树脂E-44
100g，活性稀释剂30g，咪唑类固化剂用量0.3%取3.9g。20cm×20cm的玻璃纤维布15张。固化条件：60℃/2h+80℃/2h。
实验步骤：
（1）实验前的准备
将实验中所需的材料放在实验台上，将模具与树脂的接触面用脱模剂涂上薄薄的一层，用剪子按照模具的尺寸剪出15块20cm×20cm玻璃纤维布，待用。
（2）样品的称量
将塑料杯放在精密天平上去皮后倒入E-44环氧树脂称取100g，将称取好的环氧树脂杯去皮后再称取30g稀释剂，将称好的体系再去皮后称3.9g咪唑。
（3）搅拌
将称好的固化环氧树脂体系用玻璃棒搅拌，直至药品均匀，充分混合为止。
（4）糊制及固化
将裁剪好的一片玻璃纤维布放在脱模布上，用刷子蘸取搅拌后的适量的环氧树脂放在纤维布上，用刷子或硬纸板将树脂与纤维充分浸胶，涂抹均匀后再放一层纤维布，重复操作，直到铺完15层纤维布。将另一块脱模布放在上面，最后将其放在模具上，并在模具上放一块板将其压实，放在烘箱中固化。先将温度调为60℃固化2h，再将温度调为80℃固化2h。
（5）脱模及修整
将固化好的制品从烘箱中取出，将制品从模具总取下来。对制品进行裁剪、打磨、修整，得到接近目标尺寸b10mm,h3mm,L80mm的弯曲样条3根。b6mm,h3mm,L40mm剪切样条6根。
第3章
力学性能测试
3.1剪切强度
我们将6根试样分别进行测试，根据剪切强度公式得数据如下：
其中————短梁层间减切强度，MPa;
P————试样破坏时的最大载荷，N；
b————试样宽度，mm；
h————试样厚度，mm；
试样平均宽度b
(mm)
试样平均高度h
(mm)
试样所能承受的最大力p（N）
剪切强度（MPa）
平均剪切强度（MPa）
1
6.00
2.92
142.2
6.12
5.75
2
5.70
2.86
137.6
6.24
3
6.00
2.95
128.35
5.53
4
6.00
2.98
131.8
5.68
5
6.13
2.98
124.9
5.09
6
5.57
3.00
125.45
5.82
3.2弯曲强度
我们将3根弯曲样条分别进行测试，根据弯曲强度计算公式得以下数据：
————弯曲强度,MPa;
P————最大载荷，N;
L————跨距，mm;
L=16h
b————试样宽度，mm;
h————试样厚度，mm;
试样宽度b(mm)
试样厚度h(mm)
最大载荷p(N)
跨距L(mm)
弯曲强度(MPa)
平均弯曲强度（MPa）
1
10.00
2.90
142.85
48
122.29
127.64
2
9.90
3.00
153.80
48
124.28
3
9.97
3.00
169.95
48
136.37
3.3实验数据的分析
测试后得剪切强度为5.75MPa,弯曲强度为127.64MPa,对比其他组结果发现本组强度偏低。暂且找到一组数据相仿的组的样品作对比进行分析。
环氧量
固化剂
固化剂用量
活性稀释剂用量
固化时间
剪切强度
MPa
弯曲强度
MPa
本组
100g
咪唑
3.9g
30g
60℃/2h+
80℃/2h
5.75
127.64
参考组
100g
咪唑
3.6g
20g
70℃/1h+
100℃/2h
7.618
140.172
从实验数据对比及样品外观形貌可分析出影响玻纤环氧树脂复材的力学性能的因素主要是以下三点。
3.3.1
浸胶的用量及均匀度
从固化后的样品外观发现颜色深浅不一，从测试上发现同块树脂板材料的试样受力不均匀判断是手糊成型时树脂涂抹不均匀所致。
3.3.2
活性稀释剂的用量
多加了活性稀释剂但稀释剂是参与反应的，没有相应增加适量的咪唑，导致固化不完全
3.3.3
。固化时间与温度的影响
对咪唑的描述是常温下可固化且反应迅速，所以在温度上采用了最低值，但因活性稀释剂放的多的原因导致应固化温度及时间都增长，但操作中给的低所以固化不完全。
第4章
结论与展望
结论：
本文主要是研究环氧树脂基体的玻璃纤维增强的配方设计和性能测试以及手糊成型工艺参数：通过查阅相关文献定出环氧树脂体系的配方，并选用咪唑为其固化剂，添加稀释剂来降低其粘度。通过文献查阅，确定环氧树脂的最佳固化参数，并对树脂进行性能测试。通过实验，得出以下结论：
（1）
玻璃纤维/环氧树脂复合材料的配方为E—44环氧树脂，固化剂为咪唑，增强体短切玻璃纤维布，稀释剂。
（2）
通过查阅文献，定出最佳固化工艺参数：60℃/2h+80℃/2h+100℃/2h。
（3）
玻璃纤维/环氧树脂复合材料的力学性能得到极大的提高，其层间剪切强度为7.618MPa，弯曲强度为140.172MPa。
展望：
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的研究和应用随着高新技术的发展而日益深入。其结构和性能的可设计性不断推动着新材料的问世和性能的改善，其应用的领域也越来越广泛。目前研究的重点主要在控制纤维在集体中的分布，界面与界面相，多功能及智能化，在其轻质又有高强度的优点下未来会在航空，建筑，电子等领域有更深入的应用，其前景一定越来越好。
参考文献
窗体顶端
窗体底端
窗体顶端
窗体底端
[1]刘全文.
咪唑类环氧树脂固化剂的合成及性能研究[D].武汉理工大学,2007.
[2]张惠玲.
新型环氧树脂潜伏性固化剂的合成及性能研究[D].武汉理工大学,2005.
[3]刘全文,陈连喜,田华,王钧.
咪唑类环氧树脂固化剂研究进展[J].
国外建材科技,2006,03:4-7
[4]潘煜怡.
咪唑类环氧树脂固化剂的改性方法及其应用[J].
热固性树脂,2001,04:21-24+28
[5]苏航,郑水蓉,孙曼灵,陈晓明,凡永利.
纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展[J].
热固性树脂,2011,04:54-57.
[6]魏凤春,陈永杰.
高强玻纤增强环氧树脂复合材料试验研究[J].
河南科技,2011,15:70
[7]徐维强.
手糊成型玻璃钢制品的若干工艺问题[J].
纤维复合材料,1986,05:43-48.
[8]陈玉辉,王嵘.
手糊成型工艺生产过程中的质量控制[A].
中国硅酸盐学会玻璃钢分会.第十四届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C].中国硅酸盐学会玻璃钢分会:,2001:4.
[9]罗耀松.
预浸材手糊成型法[J].
玻璃钢,1978,03:68-73
[10]邱建华,腾新华,邵银存,雷文晗.
活性稀释剂-环氧树脂体系性能研究[J].
中国胶粘剂,2012,05:21-24
[12]石敏先,黄志雄,郦亚铭,杨国瑞.
活性稀释剂对环氧树脂阻尼性能的影响[J].
粘接,2007,04:7-9
窗体顶端
窗体底端
窗体顶端
窗体底端