塑料見得多，納米塑料又是什麽呢?一般說來，納米技術是指在納米尺寸（cùn）範圍內，通（tōng）過（guò）直（zhí）接操縱和安排原子（zǐ）、分子來創造物質。因此，納米塑料是指無機納米粒子以納米級尺寸(一（yī）般為1-100nm)均勻分散在聚合（hé）物基體樹脂中形成的複（fù）合材料，也被稱為（wéi）聚合物基納米複合材料。由於納米粒子尺（chǐ）寸小，彼此間距離非（fēi）常（cháng）近，因此（cǐ），具有獨特的量子尺寸效應、表麵效（xiào）應、界麵效應、體積效（xiào）應（yīng）、宏觀（guān）量子隧道（dào）效應、小尺寸效應和超塑性，從而使納米塑料（liào）具有獨特的物理力學性能，成為複合材料發展的（de）最（zuì）前端產品之一（yī）。

    聚合物（wù）/納米複合材（cái）料（liào）

    常用的無機納米粒子（zǐ）包括矽（guī）酸鹽、碳酸鈣、SiO2、TiO2、SiC、Al2O3、雲母等，根據基體樹脂不同，納米複（fù）合材料可分類為：納米尼龍、納米聚烯烴、納米聚酯、納米聚（jù）甲醛等。世界上最早的納（nà）米塑（sù）料工（gōng）業化應用是1991年日本豐田（tián）中央研究所和尼龍樹脂廠宇部興產（chǎn）(UBE)公司共同開發的、用（yòng）做汽車定時器罩的納米（mǐ）尼（ní）龍6，從（cóng）此拉開了納米塑料快速發展（zhǎn）的序（xù）幕（mù）。近幾年來，世界各國都競相投入資金和人力（lì），加大了納米塑料的開發力度和產業化步（bù）伐，特別是工（gōng）業發達國家，目前已經形成了一個納米塑料（liào）產業。

    與原來的基體樹脂（zhī）相（xiàng）比，納（nà）米（mǐ）塑料提高了材料的力學性能（néng）和熱性（xìng）能。複合材料（liào）的彎曲模量(剛性)可提高1.5-2倍，摩擦和耐磨損（sǔn）性及耐熱性也得到提高，熱變形溫度可上升幾十度（dù），熱膨脹係數則下降（jiàng）為原來的一半。同時，納米複合材料具有更多、更高的功（gōng）能性，如阻隔性、阻燃性等。複合材料的透明性、著色性、導電性和磁性能也得（dé）到了相應的提高。納米粒子的加入也（yě）提高了複合材料的阻燃等級（jí），使材料對二氧化碳、氧的透過率下降。另（lìng）外，納米粒子填充聚合物還能提高複合材料的（de）尺寸穩定性。

    納（nà）米（mǐ）塑料的無機納米粒子加入量（liàng）較小，一般為2%-5%，僅為通常無機填料改性（xìng）時加入量的1/10左右，因而複合材料的密度與原來樹脂相比（bǐ）幾乎不變或增加很小。因此，不會因密度增加過多而增加下遊塑料加工廠的成本，也沒有因填料過多導致其他性能下降的弊病（bìng）。由於納米粒子尺寸小，因此成型加工和回（huí）收時幾乎不發生斷裂破損，具有良好的（de）可回收性。納米塑料的缺點與通常無機填料一樣，納米粒子的加入會使塑料的焊接強（qiáng）度有所下降，有（yǒu）些納米（mǐ）塑料（liào）如納米尼龍的韌性(衝擊強度)有所下（xià）降，但納米聚烯烴的韌性卻有（yǒu）所提高。

    由於納米塑料對材料的改性不是通過製備新（xīn）結構塑料完成的，因此，利用現有設備或稍加改造便可進行（háng）生產，設（shè）備投入資金少，這兩點也是推動和加快（kuài）納米（mǐ）塑料（liào）商業化（huà）的有利因素。

    納米塑料生產方法

    納米塑料的生產（chǎn）方法主要有四種：插層複合（hé）法、原位複（fù）合（hé）法（fǎ）、分（fèn）子複合法和超微粒子（zǐ）直接分散法。

    插層複合法是目（mù）前製備（bèi）納米塑（sù）料的主要方法。首先將單（dān）體或聚合物插入經插層劑處理後的層狀矽酸鹽(如蒙（méng）脫土)之間，破壞片層矽酸鹽（yán）緊密有序的（de）堆積結構，使其剝（bāo）離成厚度為1nm左右，長（zhǎng）、寬為30-100nm的層狀基本單元，均勻分散於聚合（hé）物基體中，實現聚合（hé）物高分（fèn）子與層狀矽酸鹽片層在納米尺度上（shàng）的（de）複合。插層複合法（fǎ）又可分為插層聚合法和聚合物插層（céng）法。插層聚合法是先將聚合物單體分散、插層進入層狀矽酸鹽片層中，然後原位聚合（hé），利用（yòng）聚合時放出大量的熱克服矽酸鹽片層間的作用力，並使其剝（bāo）離（lí），從而（ér）使（shǐ）矽酸鹽片層與塑料基體以納米尺度（dù）複合。聚合物插層法（fǎ）是將聚合（hé）物（wù）熔體或溶液與層狀矽酸鹽混合（hé），利用（yòng）化學和熱力學（xué）作用使（shǐ）層狀矽（guī）酸鹽剝（bāo）離成納米尺度的片層並均勻地分散於聚合物基體中。該（gāi）法的優點是易於實現（xiàn）無機納米材料以納米（mǐ）尺寸均勻地分散到塑料基體樹脂中。

    原（yuán）位複合法包括原（yuán）位聚合法（fǎ）和（hé）原位形成填料法。將納米粒（lì）子溶解於單體（tǐ）溶液再進行（háng）聚合反應，叫原位聚合法。其特點是納米材料分散均（jun1）勻。原位形成（chéng）填料法（fǎ）也叫（jiào）溶膠凝（níng）膠法，是近年研究比較活（huó）躍和前景看好的（de）方（fāng）法。該法一般分兩步，首先（xiān）將金屬或矽的矽氧基化合物有控製地水（shuǐ）解使其生成溶膠（jiāo），水解後的化合物（wù）再與（yǔ）聚合物共縮聚，形成凝膠，然後對凝膠進行高溫處理，除去溶（róng）劑等小分子即可得到納米塑料（liào）。

    分（fèn）子複合法代表（biǎo）性的產品是液晶聚合（hé）物(LCP)係納米塑料。利用熔融共混或接枝共聚、嵌段共聚的方法，將LCP均勻地分散於柔（róu）性高分子基體中。原位生成納米級的LCP微纖，其尺寸比一般納米複合材料更小，分散程度接近分子（zǐ）水平，因此稱為分子複合法。其優點（diǎn）是可大幅度提高柔性高分（fèn）子（zǐ）基體樹脂的拉伸強度（dù）、彎（wān）曲模量、耐熱性、阻隔性。

    超微粒子直接分散法包括乳溶共混法、溶（róng）液共混法、機（jī）械共混（hún）法、熔融（róng）共混法等，有實（shí）際意義的為熔融共混法，其他方（fāng）法難於達到理想的分散效果。例如，機械共混法雖（suī）然簡單，但很難（nán）使易團聚的（de）無機納米粒子在塑料基體中以納米尺寸均勻分散。用捏合機、雙螺杆擠（jǐ）出配（pèi）混機將塑料與納米粒子在塑料熔點以上熔融，混合的難點和關鍵是要（yào）防止納米粒子團聚，故一般要（yào）對納米粒子進行表麵處理。表麵處理劑有兼容劑、分散劑、偶聯（lián）劑，並經常使用兩（liǎng）種以上表麵處理劑。另外（wài），要優（yōu）化（huà）熔融共混裝置結構參數以達到最佳分散效果。該法工藝簡（jiǎn）單，納米粒子與複合材料（liào）製備分步進行，易於控製納米粒（lì）子的形態和尺寸。

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