中國粉體網(wǎng)訊  納米材料是微粒尺寸在100nm以內(nèi)的無機顆粒，它的尺寸遠小于一般的微粒，它是一種多組分分散體。納米材料的研究始于70年代，從金屬陶瓷粉末開始，現(xiàn)在已經(jīng)在微電子、冶金、化工、國防、核技術(shù)、航天、醫(yī)學與生物工程中得到廣泛的應用。90年代以來，納米材料在聚合物改性中的應用研究日益活躍，并取得了很多重要的成果。納米材料的開發(fā)與應用，為工程塑料功能化、高性能化提供了新的途徑。

無機填充物以納米尺寸分散在通用塑料基體中形成的有機/無機納米復合材料叫納米塑料。在納米復合材料中，分散相尺寸至少在一維方向小于100nm。由于分散相的納米尺寸效應、大比表面積和強界面結(jié)合，使納米塑料具有高強度、耐熱性、高阻隔性、阻燃性和優(yōu)良加工性等優(yōu)異性能，是一種全新的高技術(shù)新材料。

納米材料改性塑料的制備方法

（1）插層復合法

插層復合是將單體或聚合物插入具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽片層之間，進而破壞硅酸鹽的片層結(jié)構(gòu)，剝離成厚度為1nm，長寬為100nm的基本單元，并使其均勻分散在聚合物基體中，實現(xiàn)高分子與層狀硅酸鹽片層在納米級上的復合，插層復合分為插層聚合與聚合物插層兩種技術(shù)路線。

插層聚合與聚合物插層的不同之處是前者是單體插入硅酸鹽片層間進行聚合反應，形成聚合物納米復合材料；后者則是通過插層劑的作用，使聚合物插入硅酸鹽片層間。

（2）共混法

共混法是首先制備納米粒子，然后再通過各種方式與有機聚合物混合。共混法分為熔融共混和溶液共混。從共混組分的不同又可分為聚合物/聚合物、聚合物/無機粒子兩種體系，這種方法工藝簡單，關鍵在于解決納米材料的分散。

（3）原位分散法

原位分散法是將納米材料溶解到單體溶液中再進行聚合反應，這種方法的特點是納米材料分散均勻。

納米材料在塑料改性中的應用

（1）提高塑料的韌性和強度

納米材料的出現(xiàn)為塑料的增強、增韌改性提供了一種全新的方法和途徑。小粒徑分散相表面缺陷相對較少，非配對原子多。納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比，隨其粒子的變小而急劇增大，表面原子的晶體場環(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同，具有很大的化學活性。晶體場的微粒化、活性表面原子的增多，使其表面能大大增加，因而可以和高聚物基材緊密結(jié)合，相容性比較好。當受外力時，離子不易與基材脫離，能較好地傳遞所承受的外應力。同時在應力場的相互作用下，材料內(nèi)部會產(chǎn)生更多的微裂紋和塑料變形，能引發(fā)基材屈服，消耗大量沖擊能，從而達到同時增強增韌的目的。

（2）改善塑料的加工性能

某些高聚物如黏均分子質(zhì)量在150分以上的超高分子量聚乙烯，雖然具有優(yōu)良的綜合使用性能，但由于其粘度極高，導致成型加工困難，從而限制了推廣使用。利用層狀硅酸鹽片層間摩擦系數(shù)小的特點，將超高分子量聚乙烯與層狀硅酸鹽充分混合，制成納米稀土/超高分子量聚乙烯復合材料，可有效減少超高分子量聚乙烯分子鏈的纏結(jié)，降低粘度，起到良好的潤滑作用，從而大大改善了其加工性能。

（3）增強塑料的抗老化性能

高聚物的抗老化性能直接影響到它的使用壽命和使用環(huán)境，尤其是對于農(nóng)用塑料和塑料建材，這是一個需要高度關注的指標。太陽光中的紫外線波長為200~400nm，而280~400nm波段的紫外線能使高聚物分子鏈斷裂，從未使材料老化。納米氧化物對紅外、微波有良好的吸收特性，在納米氧化鋁、氧化鈦、氧化硅中可觀察到常規(guī)材料根本看不到的發(fā)光現(xiàn)象。將納米SiO2和TiO2適當混配，可大量吸收紫外線，從而使材料抗老化。

（4）納米材料的加入使塑料功能化

金屬納米粒子具有異相成核作用，能誘發(fā)形成某些賦予材料韌性的晶型。用低熔點金屬納米粒子填充聚丙烯，發(fā)現(xiàn)它在聚丙烯中可起到導電通道和增強、增韌的作用，同時其低熔點亦改善了復合材料的加工性能。

參考資料：徐用軍、姜琳琳.納米材料在塑料改性中的應用進展
鄧如生.納米材料在工程塑料改性中的應用