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《哈尔滨工业大学》 2007年
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聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料的制备及性能研究

毛桂洁  
【摘要】: 聚乙烯醇(PVA)是一种可完全生物降解的合成高分子材料,由PVA制成的薄膜具有许多优异的性能,能够满足许多行业对薄膜提出的各种各样的要求。本文针对PVA熔融挤出容易分解,加工难度大以及PVA降解速度慢的问题,在对PVA进行热塑改性的基础上通过熔融挤出法开展了环境友好的聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料的制备研究。 为了改善PVA的加工性能,实现PVA薄膜的熔融挤出,本文首先通过差示扫描量热法(DSC)考察了不同增塑剂对PVA熔融性能的影响、通过DSC、热重分析(TG)和力学性能测试考察了甘油加入量对PVA熔融温度、结晶温度和力学性能的影响以及维生素E对PVA热稳定性的影响。结果表明:当单独以甘油为增塑剂时,增塑效果最好。PVA薄膜的拉伸强度随着甘油加入量的增加而降低,而PVA薄膜的断裂伸长率则随着甘油加入量的增加而增加。维生素E降低了PVA在100℃~180℃区间的失重率,提高了PVA的分解温度。最后确定维生素E的添加量为PVA质量的0.5%,甘油的最佳用量为30%,单螺杆挤出机的转速为25r/min。 为进一步提高PVA材料的降解性能,制备了PVA/淀粉共混塑料。采用交联淀粉以降低材料的吸湿性,基于微波辐射固相合成技术研究开发出交联淀粉的制备工艺,确定了最佳反应条件为:微波功率270W,反应时间3min,三偏磷酸钠与淀粉的摩尔比为0.05:1,淀粉与碳酸钠的摩尔比为30:1,含水量为8.06%。微波固相合成较传统淀粉乳液合成方法节省反应时间约500倍,且工艺过程无废水排放。在淀粉和PVA共混制成的薄膜中,随着淀粉用量的增加,PVA/淀粉薄膜的拉伸强度和断裂伸长率都有所下降,但在淀粉含量为25%时,薄膜的拉伸强度为17.05MPa,断裂伸长率为425.00%,仍能达到对包装薄膜力学性能的要求。 为了提高纳米ZnO粉体在PVA基体中的分散性,对纳米ZnO粉体进行了表面包覆SiO_2改性,通过UV和粒径分析考察了分散剂种类、分散剂浓度、pH值、硅酸钠用量和中和时间对纳米ZnO在反应体系中分散性以及包膜后纳米ZnO平均粒径的影响,确定最佳包覆条件为:以聚丙烯酸钠为分散剂,聚丙烯酸钠浓度为1%,pH=9,硅酸钠用量为3%(以SiO_2/ZnO质量分数计),中和时间为1h。 为了确定最佳的纳米ZnO加入量,根据上述制备PVA薄膜的最佳工艺条件,采用熔融挤出共混的方法制备了PVA/ZnO纳米复合材料。由复合材料的力学性能测试结果可知:在纳米ZnO含量为1%时,薄膜的拉伸强度明显提高,比纯PVA薄膜提高了20.27%;断裂伸长率在纳米ZnO含量为0.5%时最大,略高于纯PVA薄膜。纳米ZnO还提高了PVA的热稳定性、耐光老化性能以及PVA的结晶度,使PVA中产生了新的晶相。将PVA、淀粉和纳米ZnO共混后熔融挤出,纳米ZnO加入量为1%,当淀粉加入量为到30%时,PVA/淀粉/ ZnO纳米复合材料的拉伸强度为17.50MPa,断裂伸长率为406.25%,达到了对包装薄膜力学性能的要求。 通过土埋降解实验和紫外光降解实验研究了PVA薄膜、PVA/starch薄膜以及PVA/starch/ZnO纳米复合材料的降解性能。土埋生物降解实验表明:聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料是可生物降解的。淀粉加入量越高,试样的降解速度也越快。降解时间为112d时,纯PVA膜的失重率为32.74%,淀粉加入量为10%、20%和30%的PVA/淀粉薄膜的失重率分别为37.51%、44.60%和55.32%。纳米ZnO对微生物的生长有轻微的抑制作用,当淀粉加入量为30%的薄膜中加入1%的纳米ZnO后,降解时间为112d时的失重率为52.68%,介于淀粉加入量为20%和30%的PVA/淀粉薄膜之间。紫外光降解实验表明:由于纳米ZnO的紫外屏蔽作用,辐照60d后,PVA/淀粉/ZnO纳米复合材料薄膜断裂伸长率保留率最高,为88%;PVA薄膜的断裂伸长率保留率最低,为73%。 借助DSC研究了PVA/淀粉/ZnO纳米复合材料的非等温结晶动力学,结果表明:随降温速率增加,晶体的完善程度依次降低,结晶速率增加;在相同的降温速率下, PVA/淀粉共混薄膜的n值最小、t_(1/2最大、而结晶速率常数Z_c最小,晶体的完善程度最低,表明淀粉抑制了PVA的结晶,而纳米ZnO对PVA具有异相成核作用,提高了晶体的完善程度,使材料中PVA的结晶速率增加,从而使PVA/淀粉/ZnO纳米复合材料的结晶速率高于PVA/淀粉共混薄膜,提高了结晶度。纳米复合材料的非等温结晶动力学研究阐述了PVA结晶行为及材料性能的变化规律,对PVA产品工业化生产具有指导意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.1

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【引证文献】
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1 潘峤;麦秸纤维和纳米粒子对聚乳酸复合材料力学性能和结晶度的影响[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
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1 王会才,崔永岩;聚乙烯醇/淀粉共混体系的热塑性加工研究[J];工程塑料应用;2004年02期
2 张公正,四十宫龙德;PVA偏光膜的制备新工艺及性能[J];北京理工大学学报;1996年02期
3 孙义明,周建刚,彭少贤,郦华兴,胡玉琴;薄膜用聚乙烯醇改性的研究现状及进展[J];包装工程;2004年03期
4 林安,程学群,张三平,潘莹,唐树琼,张学凤;纳米二氧化钛表面化学改性及在涂料中的应用[J];材料保护;2002年11期
5 郭卫红,唐颂超,周达飞,徐种德;纳米SiO_2在MMA单体中在位分散聚合的研究[J];材料导报;2000年10期
6 朱晓光,漆宗能;聚合物增韧研究进展[J];材料研究学报;1997年06期
7 刘白玲,曾祥成,杨金华,贾艳伟,张颖,李坤福;聚乙烯醇生物降解的影响因素[J];材料研究学报;2000年S1期
8 李建秀,俞镇慌;完全生物降解材料的应用及发展趋势[J];产业用纺织品;2003年09期
9 陆峰,卢伟,肖振宇,曹永兵,林培英;耐药型白念珠菌的红外光谱判别方法的初步研究[J];分析化学;2003年12期
10 马继盛,漆宗能,张树范;聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的合成、结构与性能[J];高分子学报;2001年03期
【共引文献】
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1 戴芳,张振,孙安垣;1997年我国热塑性工程塑料进展[J];工程塑料应用;1998年04期
2 严海标,陈名华,郦华兴;聚合物/无机纳米复合材料的制备及应用[J];工程塑料应用;1999年08期
3 刘晓明;刚性微粒对硬聚氯乙烯性能的影响[J];工程塑料应用;1999年12期
4 张振,叶坚,李桂珍;1999年我国热固性工程塑料进展[J];工程塑料应用;2000年05期
5 张文栓,徐洪霞,杨超,夏明;纳米粒子增强增韧聚合物的研究进展[J];工程塑料应用;2000年06期
6 汪信,陆路德,涂忠亮,孟卫,李丹,张金柱,杨绪杰;纳米TiO_2填充改性HIPS废料的研究[J];工程塑料应用;2000年09期
7 何春霞,顾红艳,丁为民;不同纳米材料填充聚四氟乙烯复合材料的力学性能[J];工程塑料应用;2000年12期
8 钱军民,李旭祥;聚乙烯增强增韧改性进展[J];工程塑料应用;2000年12期
9 汪信,张金柱,涂忠亮,张江润,杨绪杰,陆路德;高性能纳米TiO_2/HIPS复合材料的研制[J];工程塑料应用;2001年02期
10 戴芳,闫恒梅,孙安垣;2000年我国热塑性工程塑料进展[J];工程塑料应用;2001年04期
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1 李孝良;李健姣;吕宝磊;陈效民;王晓洋;詹国飞;;肥料与石膏配施对滨海盐土玉米生理活性的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
2 李敏;叶舒娅;刘枫;袁嫚嫚;;包膜控释尿素和普通尿素配施对油菜产量和氮肥利用率的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
3 袁嫚嫚;叶舒娅;刘枫;李敏;吴学忠;;不同控释氮肥对玉米产量和氮肥利用率的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
4 蒋光月;郭熙盛;朱宏斌;何传龙;;合肥地区大棚土壤7种重金属相关环境质量评价[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
5 文方;姚娜;朱菲菲;周友亚;谷庆宝;李发生;侯红;;铅在我国3种自然土壤中的含量及化学形态分布特征研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
6 贾博;张后虎;张毅;王伟;吴睿;张维佳;;利用畜禽废水中氨氮驯化矿化垃圾填料氧化填埋场CH_4的研究[A];矿化垃圾资源化利用与填埋场绿化技术研讨会论文集[C];2011年
7 关成;杨柏;;体相ZrO_2/聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合光学材料的制备与表征[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
8 赵盖;王廷梅;王齐华;;玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的制备与摩擦学性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
9 许颖琦;朱苏康;;棉织物的纳米抗紫外整理及其服用性能研究[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
10 张永文;陈英;;含纳米ZnO抗紫外整理剂的制备及性能研究[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
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6 孙朝阳;基于超分子环糊精的共聚物合成及其包络吸附性能研究[D];华东理工大学;2011年
7 谯华;TNT污染土壤的生物泥浆反应器修复机理研究[D];浙江大学;2011年
8 赵科理;土壤-水稻系统重金属空间对应关系和定量模型研究[D];浙江大学;2010年
9 鲁洪娟;肥料管理对土壤-作物系统养分和重金属平衡的影响[D];浙江大学;2010年
10 郑顺安;我国典型农田土壤中重金属的转化与迁移特征研究[D];浙江大学;2010年
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1 李丹;无机粉体填充PBA/淀粉互穿聚合物网络材料的合成[D];华中农业大学;2010年
2 陈苗;天然油脂制取C_(16~22)高级脂肪醇的研究[D];华中农业大学;2010年
3 翟静雅;猪粪农用对土壤—小麦系统中镉迁移的影响[D];华中农业大学;2010年
4 杨莹莹;不同修复措施下侵蚀红壤的团聚体稳定性与肥力特点[D];华中农业大学;2010年
5 胡雪;水稻根际促生菌的分离鉴定及其对水稻作用效果的研究[D];华中农业大学;2010年
6 闫鸿媛;长期施肥下我国典型土壤粮食作物氮肥利用率时空演变特征[D];华中农业大学;2010年
7 夏颖;不同棉花基因型钾吸收和利用效率差异的机理研究[D];华中农业大学;2010年
8 通乐嘎;免耕稻田磷素动态及组分特征的研究[D];华中农业大学;2010年
9 王跃平;光—生物双降解聚乙烯薄膜的制备与性能研究[D];山东科技大学;2010年
10 任立研;大环江沿岸典型污染区土壤改良技术及对芥菜品质的影响研究[D];广西师范学院;2010年
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1 付宏业;任天斌;任杰;;马来酸酐接枝共聚物增容聚乳酸/改性淀粉复合材料的制备与性能研究[J];工程塑料应用;2008年11期
2 杨凤霞;刘其丽;毕磊;;纳米氧化锌的应用综述[J];安徽化工;2006年01期
3 袁鸣凤;陈学荣;李松南;黄巧云;李霞;;稻麦秸秆焚烧的原因及对策[J];现代农业科技;2007年17期
4 张兵;赵浩宇;邓建元;;高分子量聚丙烯酸改性聚乙烯醇膜的耐水性能[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年05期
5 陈蓁蓁,刘勇;德国包装废弃物的回收和处理[J];城乡建设;2000年11期
6 张至兰;;聚乳酸的生产和应用及市场前景[J];湖南包装;2008年04期
7 汪菊英;廖宇涛;;不同的木粉处理方法对木塑复合材料性能的影响[J];广东化工;2011年08期
8 杨中文;刘西文;;植物纤维填充改性塑料研究进展[J];塑料制造;2010年06期
9 刘长军,程志君,李效东,江大志;POSS环氧化合物的合成[J];高分子材料科学与工程;2005年04期
10 王瑜婷;邓建元;张兵;杨万泰;;聚乙烯醇/聚丙烯酸耐水膜的合成[J];高分子材料科学与工程;2008年08期
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1 王正;木塑复合材料界面特性及其影响因子的研究[D];中国林业科学研究院;2001年
2 潘明珠;麦秸纤维/聚丙烯复合材料制造工艺与性能研究[D];南京林业大学;2008年
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1 张莉;聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的结构表征及性能研究[D];天津大学;2010年
2 周娟娟;麦秸纤维与聚乳酸相容性及其复合材料增韧改性的研究[D];南京航空航天大学;2011年
【二级引证文献】
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1 景旭东;林海琳;阎杰;;新型缓释/控释肥包膜材料的研究与展望[J];安徽农业科学;2015年02期
2 谭志坚;王朝云;易永健;汪洪鹰;李懋;周晚来;谭石勇;;可生物降解材料及其在农业生产中的应用[J];塑料科技;2014年02期
3 邹洪涛;李文;张西超;张砚铭;高艺伟;张玉龙;;有机无机复合物包裹尿素铵态氮释放特性的研究[J];沈阳农业大学学报;2015年02期
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1 张砚铭;无机(矿)物包膜缓释肥料制备及其养分释放特性的研究[D];沈阳农业大学;2014年
【二级参考文献】
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1 李兰,朱晓光,梁涵渊,王德禧;PP/硅灰石/EPDM体系组分与形态结构对冲击韧性的影响[J];工程塑料应用;1995年05期
2 杨其,曾邦禄;动态硫化聚丙烯/三元乙丙橡胶共混材料[J];工程塑料应用;1998年07期
3 李海鹏,李卓美;离聚体增容PA1010/SBS共混物的研究[J];工程塑料应用;1998年07期
4 辛敏琦,陈晓东;高性能增强PP的研制[J];工程塑料应用;1998年08期
5 张林,刘志芳,周澜,钟石林;分子量调节剂在PP1937中的作用[J];工程塑料应用;1998年08期
6 刘武强;PMMA/FRP浴缸[J];工程塑料应用;1998年08期
7 陈国华,彭玉成,颜家华;CO_2/PS等静压微孔发泡研究[J];工程塑料应用;1998年08期
8 沈经纬,吴智华,阮文红;马来酸接枝PP增容PA6/PP合金的研究[J];工程塑料应用;1998年09期
9 彭树文;碳纤维增强尼龙66的研究[J];工程塑料应用;1998年09期
10 吴祥亮,张中华,王兵;玻璃钢抗静电剂的研制与应用[J];工程塑料应用;1998年09期
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1 於秋霞;聚己内酯合成与改性的研究[D];西北工业大学;2003年
2 郭创奇;PHB—聚(β—羟基丁酸酯)的改性研究[D];西北工业大学;2002年
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1 洪伟良,刘剑洪,田德余,罗仲宽;无机-有机纳米复合材料研究进展[J];中国塑料;2000年05期
2 舒中俊,漆宗能,王佛松;聚合物阻燃新途径——聚合物/粘土纳米复合材料的特殊阻燃性[J];高分子通报;2000年04期
3 李同年,周持兴;聚酰胺/粘土纳米复合材料[J];功能高分子学报;2000年01期
4 王慧菊;1999年中国高分子纳米复合材料研究与应用文摘[J];化工新型材料;2000年02期
5 王德禧,李蕴能,李兰,孟丽萍;世界塑料新材料发展概况(2)——纳米复合材料[J];塑料;2000年02期
6 钟立;聚合物-粘土纳米复合材料[J];益阳师专学报;2001年03期
7 F.Mazaleyrat ,L.K.Varga ,秦添艳;铁磁纳米复合材料[J];上海钢研;2002年03期
8 胡源,汪少锋,宋磊,陈祖耀,范维澄;聚合物/层状粘土纳米复合材料阻燃性能研究进展[J];高分子材料科学与工程;2003年04期
9 刘书惠;《纳米复合材料》[J];稀有金属快报;2003年02期
10 李新贵,曾剑峰,黄美荣;新型聚苯胺纳米复合材料研究进展[J];合成材料老化与应用;2004年01期
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1 范文娟;侯文静;朱从山;周正发;徐卫兵;任凤梅;;掺铜ZnS/MAA-co-HFBA纤维纳米复合材料的制备与耐光降解性能[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
2 彭峰;翟兰兰;刘若望;袁继新;;水性聚氨酯纳米复合材料的研究进展[A];2010年全国皮革化学品会议论文集[C];2010年
3 冯西桥;;聚合物——分层硅酸盐纳米复合材料有效模量的细观力学分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
4 魏连启;余剑英;;酚醛树脂/有机蛭石纳米复合材料的制备与结构表征[A];2004年中国纳米技术应用研讨会论文集[C];2004年
5 王平;;阻燃聚合物/粘土纳米复合材料研究进展[A];2005年全国阻燃学术年会论文集[C];2005年
6 刘天西;;Nanoindentation在聚合物及其纳米复合材料研究中的应用[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
7 冯芳;刘预;赵斌元;胡克鳌;;羟基磷灰石/壳聚糖纳米复合材料的制备研究[A];中国复合材料学术研讨会论文集[C];2005年
8 南江林;;阻燃聚合物/粘土纳米复合材料研究进展[A];2006全国阻燃学术年会论文集[C];2006年
9 祖丽华;李青山;;聚(丙烯腈-乙酸乙烯酯)/黄粘土纳米复合材料研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
10 辛建泉;尚亚超;沈少雄;刘雪莹;刘文涛;朱诚身;何素芹;;尼龙1010/蛭石纳米复合材料阻燃性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
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1 宋玉春;纳米复合材料能否风行?[N];中国石化报;2005年
2 李闻芝;纳米复合材料产业化研讨会将开[N];中国化工报;2004年
3 李伟;汽车用上纳米复合材料部件[N];中国化工报;2004年
4 渤海投资 周延;武汉塑料 突破60日均线压制[N];证券时报;2004年
5 唐伟家 吴汾 李茂彦;尼龙纳米复合材料的开发和市场[N];中国包装报;2008年
6 华凌;纳米复合材料提升自充电池性能[N];中国化工报;2014年
7 塑化;聚合物系纳米复合材料发展前景广阔[N];国际商报;2003年
8 唐伟家 吴汾 李茂彦;尼龙纳米复合材料的开发和包装应用[N];中国包装报;2008年
9 本报记者 王海霞;纳米复合材料将广泛应用到新能源领域[N];中国能源报;2009年
10 刘霞;高效存储氢的纳米复合材料研制成功[N];科技日报;2011年
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1 刘佳;智能方法在聚合物/无机物纳米复合材料研究中的应用[D];吉林大学;2008年
2 崔哲;聚丙烯/三元乙丙橡胶/膨胀阻燃剂/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备和性能研究[D];中国科学技术大学;2009年
3 邱龙臻;聚合物基层状双氢氧化物和氢氧化镁纳米复合材料的研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 王成双;大豆油基聚氨酯的改性及其纳米复合材料的制备与表征[D];南京大学;2012年
5 王岩岩;多功能纳米复合材料的制备、表征及其光、磁、传感等性能的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年
6 张天水;聚酯合金基纳米复合材料的制备和性能[D];华东理工大学;2010年
7 叶欣;高性能橡胶纳米复合材料的制备及结构性能研究[D];北京化工大学;2010年
8 王海涛;聚合物/无机物纳米复合材料的制备和性能研究[D];复旦大学;2005年
9 黄明福;环境友好热塑性淀粉/蒙脱石纳米复合材料的研究[D];天津大学;2005年
10 王柯;聚丙烯基纳米复合材料中介观粘土网络及其对大分子链松弛和取向行为的影响[D];四川大学;2006年
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1 午海霞;聚合物/磷(膦)酸锆纳米复合材料结构和性能研究[D];西南大学;2010年
2 张庆锋;聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米复合材料的制备及表征[D];浙江大学;2004年
3 张乐乐;纳米复合材料中表面/界面效应对动应力的影响[D];石家庄铁道大学;2011年
4 鲁秀玲;聚乳酸/醋酸淀粉共混物及其纳米复合材料的制备与高压釜发泡[D];华南理工大学;2012年
5 马春华;石墨烯基二维纳米复合材料的锂电性能研究[D];东北大学;2011年
6 史星伟;聚苯胺纳米复合材料的合成和性能研究[D];兰州理工大学;2009年
7 张弘胤;尼龙6/高岭土纳米复合材料的制备及性能研究[D];中北大学;2009年
8 王冬霞;两种聚合方式对不同质量比的纳米复合材料力学性能的研究[D];佳木斯大学;2009年
9 曹斌;多孔碳/金属纳米复合材料的制备及电磁性能研究[D];上海交通大学;2010年
10 王洪涛;黏土/超细全硫化粉末橡胶/橡胶三元纳米复合材料的制备与性能研究[D];北京化工大学;2009年
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