1、納米塑膠研究進展大 中 小 未知 未知 2003-4-10 10:12:54由於所加入的納米材料的性質、性能，納米材料加入到塑膠的方式以及納米塑膠的結構，決定了納米塑膠的性能。因此，如果塑膠改性是使材料向功能化和工程化方向進步，那麼納米材料的發展趨勢和研究方向，就是使納米塑膠向多功能化和智慧化方向發展。 眾所周知，納米塑膠最早的是以無機納米材料諸如 CaCO3、ZnO 矽藻土等，加入到塑膠中，以賦予塑膠高強度、抗菌性和耐高溫等性能，因此納米塑膠的製備加工方法也更適合產業化。我們相信：今後的納米塑膠將會有更高的性能，並可能用於新的未知領域。一、無機納米塑膠研究進展 1、添加型納米塑膠研究 納米塑
2、膠研究從納米 CaCO3 塑膠開始，目前已開發的加入納米 CaCO3 的塑膠有：（1）納米 CaCO3 加入到 HDPE 材料中。試驗結果表明：但 CaCO3 含量為 25%時，其增韌效果最佳。用鈦酸酯偶聯劑處理後，塑膠增韌效果更明顯，其最大沖強度比純 HDPE 高出 70%。經過處理的納米 CaCO3 體系，即使填充劑含量較高，納米無機粒子-HDPE 塑膠仍具有良好的加工性能。 （2）納米 CaCO3（粒徑為 30nm）加入到 PVC 中。試驗結果表明：隨著納米 CaCO3 用量的增加，材料的拉伸強度增大，在含量為 10%時達到最大值（58Mpa） ，為純 PVC（47Mpa ）的123%，
3、而微米級 CaCO3 則無明顯增強效果，當含量為 10%時納米塑膠的衝擊強度可達到純 PVC的 313%。 （3）納米 CaCO3 加入到 PP 中，研究發現：拉伸強度隨納米級 CaCO3 含量增加呈現先升後降的趨勢。在其含量為 4%時，拉伸強度出現最大值。而微米級 CaCO3 對材料的拉伸強度無明顯增強作用。且納米 PP 對材料缺口衝擊強度和無缺口衝擊強度的增韌作用十分明顯，在納米級 CaCO3 含量為 4%時達到最大值。 目前，已研究的無機納米塑膠還有：SiO2 與聚酰亞胺的雜化，採用溶膠-凝膠法製備，改善了塑膠的拉伸強度。SiC、Si3N4 加入到 HDPE 中，塑膠衝擊強度、拉伸強度成
4、倍提高。炭黑、納米碳管加入塑膠可以改善材料的導電性、強度等情能。 2、無機粉體在塑膠中的分散性和偶聯劑 無機納米粉體在塑膠中的分散性和無機材料顆粒與有機高分子間的介面作用有關。因此，許多人採用鈦酸酯做偶聯劑或硬脂酸、油酸、1，2-亞乙基雙硬脂酰胺等做分散劑。這一研究領域還有許多問題沒有解決，仍在進行中。3、層狀納米塑膠 層狀納米塑指無機納米材料為片層狀，塑膠雜化在納米片層之間或片層分散於塑膠中。這類材料主要是矽酸鹽類，例如：矽藻土、白泥、蒙脫土等。這類納米塑膠已研究的有：納米矽酸鹽-尼龍。研究中發現：使蒙脫土加入量在 10%以下，該材料的強度仍然顯著增加，並大大超過傳統共混複合材料的增加幅度。
5、其熱變形溫度則由尼龍 6 的 65提高到 152。用廣角 X 散射（WAXD） 、小角鐳射散射（SALS）等研究表明，蒙脫土的加入還起到了異相成核作用，使尼龍 6 的結晶溫度提高，過冷結晶度降低。而且有機粘土完全破壞了尼龍 6 的球晶結構，但聚酰胺的結晶度基本不變。當控制球晶尺寸小於可見光波長時，可使插層材料具有良好的透氣性，可用於汽車發動機配件。用做結構材料時，這種聚酰胺-粘土納米塑膠具有比強度高的特點，質量減輕達到25%。 Kaotoc 等將粘土礦物浸入到苯乙烯單體中，在 N2 氣氛中加熱聚合，制得聚苯乙烯十八烷基三甲基銨蒙脫土層間化合物。Ruiz-Hitzky 等將聚環氧乙烷（PEO ）
6、與不同交換性陽離子的蒙脫土溶液混合攪拌，合成了新的具有二維結構的納米塑膠。這種材料經不同的溶劑處理後，其 PEO含理何持不變，顯示了這種層間化合物極好的穩定性。熱分析表明，其在惰性氣氛中的熱穩定性高達 500600K，Vaia 等用直接熔融嵌入法首次將烷基胺蒙脫土與聚苯乙烯粉末混合，並將它們壓成球團，接著在高於聚苯乙烯玻璃化轉變溫度（90）下加熱球團，從而製備出了二維納米結構的聚苯乙烯-蒙脫土材料。Vaia 還採用這種方法將聚環氧乙烷嵌入到粘土礦物的層間，從而形成新的聚合物電解質納米材料。Messersmith 等人研究表明，環氧樹脂 -矽酸鈉納米材料的力學性能同樣得到了改善，其彈性模量在玻璃
7、化區提高了 60%，在橡膠化區提高了 450%。二、有機納米塑膠研究進展有機納米塑膠是由納米有機材料加入到塑膠中形成的，且這些有機物大多數是液晶。例如：在聚酰亞胺中加入 10%的熱致型液晶聚合物，能使彈性模量由 1.7Gpa 提高到 6.9Gpa，拉伸強度由 125Mpa 提高到 470Mpa。以 5%的 PPTA 與 PA6 溶液共混，得到 PPTA 微纖（直徑為1530nm） 、長約 600nm）在 PA6 基體中分散的分子複合材料。還用少量 PPTA 微纖作為增強劑，與 PI、PAII、PVC、ABS、PAA、離子聚合物等複合，借助溶劑，形成分子複合材料。三、金屬納米塑膠研究進展金屬納米
8、塑膠指把納米金屬粉體加入到塑膠中。例如：把納米 Cu 加入到聚甲醛中改善塑膠的耐磨性，或在 PP 中加入其他納米金屬粉末改善塑膠的導電性和機械強度。納米金屬有許多種，但納米金屬塑膠的研究很少，相信不久的將來會有更多的關於金屬納米塑膠的研究報告出現。四、納米塑膠材料加工方法研究方向納米塑膠的最終研究目的是納米塑膠的產業化，因此，納米塑膠布的製備或加工方法的實用性非常重要。目前，已有納米塑膠製備方法例如插層法、溶膠-凝膠法、混合法等，都需要改進以適應產業化要求。納米塑的研究和製備還是一個剛剛開始的領域，儘管人們進行了大量的研究和開發，但仍然有更多的研究空白和工作要做。納米塑膠的實際應用和產業化才剛剛開始，離納米塑膠的過錯善還有很長一段距離，因此，研究探索新的納米塑膠和新的製備工藝，以及開發納米塑膠的新用途，將是一個充滿挑戰和樂趣的工作。
