聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料插层过程驱动力

magic_kok

ourplas提出了一个聚合物/MMT复合材料制备原理中插层过程驱动力的关键问题，其实这个问题早在1996年化学所（shawshaw可从化学所资料室借阅）的一篇博士后出站报告《聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料》中就有系统的分析（据我所知这是“聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料”中文术语的第一次出现），最近的总结性论述以“聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料制备原理”的题目发表在《中国塑料》2001,15(6),29-34。
下面抄录其中一段，详细分析见上述两篇资料：

2.4、插层及层间膨胀热力学分析

聚合物对粘土的插层及其层间膨胀过程是否能进行，取决于该过程中自由能的变化(ΔG是否小于零)，若ΔG＜0，则此过程能自发进行。对于等温过程

ΔG=ΔH-TΔS                           （１）

要使ΔG＜0，则需

ΔH＜TΔS                             （２）

满足式(2)的条件有如下两类过程和三种方式

(A)、放热过程           (a)   ΔH＜0，且ΔS＞0

                （b）   ΔH＜TΔS＜0

(B)、吸热过程           (c)   0＜ΔH＜TΔS

其中焓变ΔH主要由单体或聚合物分子与粘土片层之间相互作用的程度所决定（与你引述的“丰田研究所认为是极性的聚合物分子链与MMT极性的片层发生相互作用所致”一致），而熵变ΔS则和单体分子以及聚合物分子的约束状态有关（与你引述的“漆老师认为高分子链进入层间后造成了分子链的构象数减少了”正好相反）。只有综合分析PLS纳米复合材料制备过程中的焓变和熵变，以及外界条件的影响，才能对某一特定的材料选择最佳的制备方法和最有利的实施途径......