前　　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