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编辑推荐

适读人群 ：本书适合从事先进高分子材料、纳米材料应用和新型纳米产品开发的研究人员阅读，同时也可供石油、化工、冶金、食品、海洋、舰船、军事、国防等领域的防腐蚀工程师以及从事耐磨材料、防辐射材料、隐形材料、抗干扰材料、导电材料、粉末冶金材料研究的技术人员参考。
《金属聚合物复合材料制备与应用》一书依托作者薛俊峰先生三十余年从事金属聚合物技术研究和产品开发经验，向大家系统介绍了微纳米金属聚合物复合材料的制备原理、制备方法、材料性能以及工业化应用，对从事先进高分子材料、纳米材料应用和新型纳米产品开发的研究人员很有参考价值。书中介绍的很多纳米聚合物制备技术可以用于指导研究和生产，具有很强的实用性。

内容简介

本书主要介绍微纳米金属粉、各种金属聚合物以及金属聚合物复合材料的制备原理和方法、性能和应用。原理方面介绍了聚合物的物理化学性能、有机聚合物和金属粒子表面的相互作用，在此基础上阐述了自分散微纳米金属粉、溶胶型微纳米金属粉、微纳米金属聚合物的各种制备方法，分析了微纳米金属粒子表面和聚合物的相互作用、微纳米金属溶胶的稳定性、微纳米金属聚合物材料的物理化学性能，总结了钛纳米聚合物涂料、微纳米金属聚合物耐磨材料和微纳米金属聚合物粉体材料的应用。在应用部分，重点阐述了作者发明的钛纳米聚合物涂料的制备方法和大规模工业应用的示例。
本书适合从事先进高分子材料、纳米材料应用和新型纳米产品开发的研究人员阅读，同时也可供石油、化工、冶金、食品、海洋、舰船、军事、国防等领域的防腐蚀工程师以及从事耐磨材料、防辐射材料、隐形材料、抗干扰材料、导电材料、粉末冶金材料研究的技术人员参考。

作者简介

薛俊峰，哈尔滨鑫科纳米科技发展有限公司董事长，教授级高工。从事铝和镁合金腐蚀研究工作10年，化工防腐蚀研究17年，在27年的科研工作中先后完成20多项科研项目，均在工业上获得实际应用，取得显著的经济效益和社会效益。获得发明专利5项，均实现了产业化生产，尤其是20世纪80年代初，发明的钛纳米聚合物涂料填补了国家空白，为我国石油工业重大装备防腐蚀做出重要贡献。先后发表学术论文20多篇，编写出版《钛的腐蚀、防护及其工程应用》、《材料的耐蚀性和适用性手册》、《镁合金的防腐蚀技术》。

内页插图

目录

0绪论001
0.1微纳米金属聚合物的基本特性001
0.2微纳米金属聚合物粉体在国民经济和国防领域的作用002

1涂层用树脂及其混合物的物理化学性能003
1.1纯树脂和聚合物的特性003
1.1.1树脂的特性003
1.1.2聚合物的特性005
1.2树脂和聚合物的互溶性007
1.2.1互溶性基本理论007
1.2.2混合物黏度测定在聚合物互溶性判定中的应用015
1.2.3高聚物、低聚物及其混合物的热性能023

2有机聚合物和金属粒子表面的相互作用030
2.1填充金属聚合物材料的制备方法030
2.1.1填充金属聚合物材料的制备030
2.1.2微纳米金属聚合物填料033
2.2有机聚合物和金属表面的相互作用034
2.3高聚物在金属表面上的吸附039
2.3.1吸附速度039
2.3.2吸附过程的可逆性040

3自分散微纳米金属粉制备方法044
3.1微纳米金属粉制备方法044
3.1.1概述044
3.1.2物理法044
3.1.3化学法045
3.2自分散微纳米金属粉的制备方法046
3.2.1电解法046
3.2.2电浮选法048
3.2.3热分解法048
3.2.4机械-化学法050

4溶胶型微纳米金属粉制备方法052
4.1电解法制备微纳米金属有机溶胶052
4.1.1电解法制备微纳米金属有机溶胶的一般准则052
4.1.2双层电解槽电解时的电化学行为053
4.1.3影响金属电沉积的主要因素056
4.1.4松散粉状阴极沉积物生成条件062
4.1.5阴极沉积物在有机介质中分散的条件065
4.2专用的电解装置065
4.2.1垂直旋转阴极电解装置065
4.2.2水平旋转阴极电解装置067
4.3微纳米锌和镉有机溶胶的制备069
4.4微纳米铅有机溶胶的制备075
4.5微纳米铁和镍有机溶胶的制备079
4.6电解法制备合金溶胶086
4.6.1电解制备合金溶胶的原理086
4.6.2Pb-Sn合金溶胶087
4.6.3Ni-Cr合金溶胶091
4.6.4Ni-Fe合金溶胶095
4.7浮选法制备微纳米金属有机溶胶096
4.7.1浮选法制备微纳米金属有机溶胶的原理096
4.7.2微纳米钨、钼和锆有机溶胶的制备096
4.7.3微纳米铍有机溶胶的制备102
4.7.4微纳米彩色银有机溶胶的制备102
4.7.5微纳米铋有机溶胶的制备104
4.8有机介质里置换法制备微纳米金属溶胶107

5微纳米金属聚合物的制备方法110
5.1混合物基金属聚合物材料的制备110
5.1.1概述110
5.1.2互溶混合物基金属聚合物材料的制备113
5.2单组分聚合物基金属聚合物的制备120
5.2.1环氧树脂基铅金属聚合物的制备120
5.2.2环氧树脂基微纳米钯金属聚合物的制备122
5.2.3乙基聚铝硅氧烷基微纳米镉金属聚合物的制备123
5.2.4聚苯乙烯基微纳米铅金属聚合物的制备126
5.2.5环氧树脂基微纳米铁金属聚合物的制备127
5.2.6聚乙酸乙烯酯基微纳米钯金属聚合物的制备130
5.2.7天然橡胶、聚异丁烯基微纳米铁金属聚合物的制备133
5.2.8有机硅基微纳米铁金属聚合物的制备136
5.3工业放大制备微纳米金属聚合物电解槽138

6力化学法制备钛纳米聚合物141
6.1制备原理141
6.1.1概述141
6.1.2表面活性物质对金属粉碎过程的影响144
6.2钛纳米聚合物的制备147
6.2.1概述147
6.2.2高效能粉碎机149
6.2.3表面活性剂对钛粉粉碎的影响150
6.2.4机械作用对表面活性剂的影响152

7热分解法制备微纳米金属聚合物154
7.1金属甲酸盐热分解法154
7.1.1概述154
7.1.2环氧树脂和聚苯乙烯基微纳米金属聚合物的制备条件158
7.1.3环氧树脂基微纳米铜金属聚合物的制备161
7.1.4环氧树脂基Fe、Co、Ni金属聚合物的生成条件163
7.1.5环氧树脂-聚硫橡胶基Pb金属聚合物的制备165
7.2金属草酸盐热分解法167
7.2.1 金属草酸盐分解过程167
7.2.2二价金属草酸盐的热脱水和热分解反应169

8微纳米金属粒子表面和聚合物的相互作用173
8.1钛纳米聚合物的物理化学表征173
8.1.1钛纳米聚合物的红外光谱表征173
8.1.2钛纳米聚合物的XPS表征176
8.1.3钛纳米聚合物的X射线分析180
8.2金属粒子表面与聚合物的相互作用182
8.2.1环氧树脂与金属粒子表面的相互作用182
8.2.2聚乙酸乙烯酯与金属粒子表面的相互作用184
8.2.3聚硫橡胶与金属粒子表面的相互作用184
8.2.4聚元素硅氧烷和聚硅氧烷与金属粒子表面的相互作用185
8.2.5混合聚合物与金属粒子表面的相互作用187

9微纳米金属溶胶的稳定性200
9.1水基微纳米金属溶胶的稳定性200
9.1.1水基微纳米金属溶胶的共性200
9.1.2电解质对微纳米金属水溶胶稳定性的影响201
9.1.3保护性高分子在制备稳定微纳米金属水溶胶中的应用203
9.2微纳米金属有机溶胶的稳定性206
9.2.1金属胶体粒子表面形成稳定溶剂化层的条件206
9.2.2保护性高聚物在制备稳定微纳米金属有机溶胶中的应用208
9.2.3水对金属有机溶胶稳定性的影响213
9.2.4存储条件对碳氢介质中金属有机溶胶稳定性的影响214
9.2.5有机介质对金属溶胶稳定性的影响215

10微纳米金属聚合物材料的物理化学性能216
10.1胶体铅对聚苯乙烯和聚乙酸乙烯酯氧化热分解的影响217
10.2金属聚合物材料的热力学性能219
10.3微纳米金属溶胶分散相的催化、助燃和抗爆性能223
10.4胶体金属分散相的耐磨性230
10.5金属和合金胶体分散相的磁学性能234
10.6耐蚀超细金属粉性能238
10.7金属胶体对胶浆结构性能的影响239

11微纳米金属聚合物防辐射材料241

12钛纳米聚合物涂料及其应用248
12.1钛纳米聚合物涂料的性能248
12.1.1钛纳米聚合物涂料主要品种250
12.1.2钛纳米聚合物涂层的物理化学性能251
12.1.3钛纳米聚合物涂层腐蚀防护性能的电化学阻抗谱评价259
12.1.4钛纳米聚合物涂料的典型工业应用腐蚀数据262
12.1.5钛纳米聚合物涂层的防垢性能263
12.1.6钛纳米聚合物涂层的导热性能265
12.1.7钛纳米聚合物涂层的安全性评价265
12.1.8钛纳米聚合物涂层的抗静电性能270
12.2钛纳米聚合物涂料的工业应用270
12.2.1钛纳米聚合物涂料在石油开采中的应用271
12.2.2钛纳米聚合物涂料在石油化工换热设备中的应用278
12.2.3钛纳米聚合物涂料在石油炼制设备防腐中的应用287
12.2.4纳米钛冷焊涂料在焊缝防腐蚀中的应用303
12.2.5钛纳米聚合物涂料在其他行业中的应用313

13微纳米金属聚合物耐磨材料320
13.1微纳米金属聚合物材料的耐磨性能320
13.2氟塑料-胶体铅基耐磨膏324

14微纳米金属聚合物粉体材料328
14.1超细金属粉在机械制造业中的应用328
14.2胶体金属在生物医学中的应用331

参考文献335

前言/序言

复合高分子材料的制备和加工技术的进步,与新技术和新工艺的开发密切相关。反之，不采用新型复合材料，许多的技术和工艺问题也难以解决。
随着复合材料改性的基础科学，即高分子填料科学研究的开展，有关金属聚合物合成及其物理化学性能的研究取得重大突破。所谓金属聚合物是指具有某些特殊功能的多相聚合物体系，其制备方法与传统填料聚合物制备有着本质的区别。
金属聚合物复合材料一方面具有金属的某些特性，另一方面具有聚合物的特性。其不仅综合性能有了很大提高，而且又具有一些特殊的性能，因此，在不同工业部门获得广泛应用。
种类繁多的聚合物及其混合物，加入大量性质各异的弥散的金属，可以制备出减摩、耐磨蚀、导电、耐腐蚀等性能绚丽纷呈的各种复合金属聚合物，可用于制备耐腐蚀、耐高温、耐磨、防辐射、隐形、导热、抗干扰、导电的材料，涂层和黏合剂，薄膜，防结垢材料及医用高分子材料。
20世纪70年代末,笔者设想采用一种方法把金属超微粒子表面和低聚物分子有机地相互作用，形成一种性质既不同于金属粒子也不同于聚合物的物质，但它兼具二者的双重性质，用于涂料体系，赋予涂料一些全新的性能，来满足大工业的特殊需求。为此目的，金属选择了钛，钛耐蚀性高，但无氧条件下的超微钛粒子表面具有非常强的还原性，在空气中会强烈自燃；高分子聚合物在机械力作用下会发生断链，具有很强的氧化性，那么，两者相遇必将相互作用。根据这个构想设计出高效能粉碎机，把钛粉和低分子聚合物在一起粉碎，使钛的超细化过程和大分子断链同步进行，“奇迹”般地生成了一种黑色的胶状物，命名为钛纳米聚合物。经检测，75%以上的钛超微粒子粒径低于100nm，其粒径中值为40～50nm。实验证明：利用沸腾二甲苯萃取24h,也不能把钛粒子表面上吸附的有机物除掉。后来利用它开发出了系列产品，这就是本书详细介绍的主要内容。
在本书中，汇集了笔者在金属纳米材料制备、纳米材料自分散理论和技术方面37年的研究成果，总结了具有自主知识产权的钛纳米聚合物制备方法和工业应用实践经验，希望能给读者以启发。
本书第1章作为基础，简单介绍了工业上常用树脂的基本性能。第2章阐述了金属纳米聚合物制造的基本理论，详细地说明了纳米金属表面和有机聚合物相互作用的实质。第3章叙述了各种自分散微纳米金属粉的制造方法的原理。第4章具体说明凝胶溶胶法制备镍、铁等11种金属和合金纳米聚合物的方法。第5章详细讲解了铅、钯、镉、铁、铜等金属在单和双聚合物存在下纳米金属聚合物的制备方法。第6章详尽地介绍了笔者首创的钛纳米聚合物的制备原理、方法、设备。第7章讲述了采用热分解法制备8种金属纳米聚合物的方法。第8章更深层次地论述了微纳米金属粒子表面和树脂发生化学相互作用的X射线、红外光谱、能谱的表征。第9章介绍了纳米粒子的稳定性处理方法。第10章综述了微纳米金属聚合物的各种物理化学性能。第11章介绍了利用纳米金属聚合物制备防辐射材料的方法。第12章是本书最重要的一章，集中论述了钛纳米聚合物系列产品的性能及其在石油工业的15年成功应用，就注水管防腐蚀防结垢讲述了腐蚀和结垢产生的原因、解决方法，实施防护的整套自动化涂敷设备；就换热器的节能防腐蚀防结垢介绍了换热管束报废原因分析、解决措施和涂装工艺；共计介绍了12种大型装置的防腐蚀措施，可供借鉴。第13章简述了纳米金属聚合物在耐磨材料方面的应用；第14章主要展示了纳米金属聚合物在医学等方面的应用前景。
本书写作过程中，由衷感谢笔者的夫人朱淑华给予的鼎力支持。在此特别感谢徐滨士院士为本书作序，祝徐院士及夫人健康长寿。
本书的出版得到宝泰隆新材料股份有限公司焦云董事长、马庆总裁的热情关照，得到陆军装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室魏世丞教授、王玉江博士和梁义研究员的重要支持，在此一并深表谢意。对朱兰芬女士协助文字和图片整理表示谢意。
本书特别推荐给研究高分子复合材料、纳米材料应用和开发新型纳米产品的同行、防腐蚀工程师以及从事耐磨材料、防辐射材料、隐形材料、抗干扰材料、导电材料、粉末冶金材料、医药产品等领域的技术人员参考。
本书对于1990年前的文献没有全部列出，对这些文献的作者在此一并致以谢意。
七台河鑫科纳米新材料科技发展有限公司是在七台河市政府和宝泰隆新材料股份有限公司共同关心和支持下成立起来的，笔者除了表示感谢之外，谨将此书作为鑫科纳米公司成立的献礼。
由于笔者知识面的局限，书中疏漏之处在所难免，敬请读者朋友示教，不胜感谢。

薛俊峰
2017年10月于深圳

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