纳米材料在高分子材料中的应用
高分子纳米复合材料
高分子纳米复合材料
高分子纳米复合材料是一种由纳米材料与高分子材料相结合而成的新型材料，具有许多优异的性能和广泛的应用前景。
纳米材料的引入可以显著改善高分子材料的力学、热学、光学和电学性能，使其在工程领域中具有更广泛的应用价值。
首先，高分子纳米复合材料具有优异的力学性能。
由于纳米材料的加入，可以有效地增强高分子材料的强度、刚度和韧性，使其具有更好的耐磨、耐冲击和耐腐蚀性能。
这使得高分子纳米复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域中得到广泛应用。
其次，高分子纳米复合材料具有优异的热学性能。
纳米材料的加入可以显著提高高分子材料的热稳定性和热导率，使其具有更好的耐高温和隔热性能。
这使得高分子纳米复合材料在电子电器、航空航天、新能源等领域中得到广泛应用。
此外，高分子纳米复合材料还具有优异的光学和电学性能。
纳米材料的加入可以显著改善高分子材料的透明度、抗紫外线性能和导电性能，使其具有更广泛的应用前景。
这使得高分子纳米复合材料在光学膜、光电器件、柔性电子等领域中得到广泛应用。
综上所述，高分子纳米复合材料具有优异的力学、热学、光学和电学性能，具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和高分子材料的不断创新，相信高分子纳米复合材料将在未来得到更广泛的应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
高分子材料与纳米技术应用前景
高分子材料与纳米技术应用前景高分子材料是一类由重复单元通过共价键连接而成的大分子化合物，具有结构多样性、可塑性强、力学性能优良、热电性能稳定等特点。
而纳米技术是一种将物质尺度控制在纳米级别的技术，具有表面效应、量子效应、尺寸效应和量子限效应等特点。
高分子材料与纳米技术的结合将产生新的材料和技术应用，具备广阔的前景。
首先，高分子材料与纳米技术的应用前景在材料方面非常广泛。
高分子材料通过控制分子结构和组装方式，可以制备具有特定性能的功能性材料。
纳米技术通过对材料的纳米粒子和纳米结构进行调控，可以改善材料的电、磁、光学、热学等性能。
将二者结合起来可以制备出高分子纳米复合材料，具备多功能性和高性能。
例如，高分子纳米复合材料在电子、光电子、医疗、环境等领域的应用已经取得了显著的成果。
纳米粒子可以增强高分子材料的力学性能，同时也赋予了材料其他特殊的性能，如抗菌、自修复等。
此外，高分子材料与纳米技术的结合还可以应用于分离膜、电化学储能等领域，进一步丰富了材料的应用范围。
其次，高分子材料与纳米技术的结合在能源领域具有重要的应用前景。
高分子材料可以用于制备聚合物电解质膜、聚合物太阳能电池和超级电容器等能源设备。
而纳米技术可以提供纳米材料的导电、储能和光学性能，提高能源设备的效率和性能。
将高分子材料与纳米技术相结合，可以制备出具有高能量密度、高导电性和优异循环寿命的电池和超级电容器。
此外，纳米技术还可以用于改善光电转换器件的光吸收和传输性能，提高太阳能电池的光电转换效率。
因此，高分子材料与纳米技术在可再生能源领域的应用前景巨大。
另外，高分子材料与纳米技术还可以应用于生物医学领域。
纳米技术可以改善药物的输送和控释效果，提高药物的疗效和减少副作用。
高分子材料可以作为药物载体和控释材料，通过精确控制材料的结构和组装方式，实现对药物的精确控制。
将二者结合可以制备出纳米药物载体和纳米控释系统，实现对疾病的精准治疗。
此外，高分子材料还可以作为生物医学材料，如人工器官、生物传感器、生物医用材料等。
纳米液滴在高分子材料增韧改性中的应用研究
纳米液滴在高分子材料增韧改性中的应用研究引言：高分子材料广泛应用于许多领域，如航空、汽车、建筑等。
然而，由于高分子材料的脆性和容易破损的特性，降低其质量和强度成为一个挑战。
近年来，纳米液滴技术被广泛应用于高分子材料增韧改性中，以提高其力学性能。
本文将对纳米液滴在高分子材料增韧改性中的应用进行探讨。
一、纳米液滴的特点纳米液滴是一种尺寸在10-100纳米之间的液体微滴，由于其微小的尺寸和优异的流体性质，具有以下特点：1.表面积/体积比大：纳米液滴相较于微米级液滴，具有更高的表面积/体积比，有利于增加液滴与基体的接触面积，提高了界面相互作用效果。
2.流动性好：纳米液滴在高分子材料中能够快速流动，因此能够迅速扩散到整个材料中，实现均匀的分散。
3.化学反应活性：纳米液滴表面含有较多的化学活性物质，可进行化学反应，并与基体产生化学键，从而提高增韧效果。
二、纳米液滴在高分子材料增韧改性中的应用1.增加塑性和韧性：添加纳米液滴可以改善高分子材料的塑性和韧性。
纳米液滴的高表面积/体积比增强了其界面相互作用，使得纳米液滴能够有效地分散到高分子材料中，并与高分子链相互作用形成结合，从而改善高分子材料的塑性和韧性。
2.提高耐热性：纳米液滴具有优异的热性能，其高表面积/体积比能够有效地吸收热量，减缓高分子材料在高温下的分解速率，提高其耐热性。
3.增强力学性能：纳米液滴在高分子材料中能够形成强化效应，提高高分子材料的强度和刚度。
纳米液滴的表面活性物质可以与高分子链相互作用，形成阻碍高分子链滑动的触点，从而有效地增强高分子材料的力学性能。
4.提高导电性：纳米液滴可以在高分子材料中形成导电网络，提高高分子材料的导电性能。
这在柔性电子和光电器件等领域有着广泛的应用。
三、纳米液滴的制备与改性方法1.溶液浸渍法：将纳米液滴溶液浸渍到高分子材料中，然后通过蒸发溶剂或加热使纳米液滴快速扩散到整个高分子材料中。
2.原位聚合法：通过原位聚合反应，将纳米液滴与单体反应形成高分子复合材料。
纳米银在高分子材料中的抗菌性能研究
纳米银在高分子材料中的抗菌性能研究摘要:纳米银作为一种强有效的抗菌剂，已被广泛应用于高分子材料中。
本文综述了纳米银在不同高分子材料中的抗菌性能研究，对其应用领域和机制进行了详细探讨。
结果表明，纳米银能够显著提高高分子材料的抗菌性能，可有效对抗多种细菌，并具有长效的抗菌效果。
然而，应用纳米银也面临一些挑战，如环境风险和生物毒性等。
因此，未来的研究需要深入探索纳米银在高分子材料中的抗菌机制，同时关注其环境安全性，以推动其更广泛而安全的应用。
1. 引言随着抗菌耐药性的增加和公共卫生意识的提高，寻找新型高效抗菌材料成为当今研究的热点。
纳米银由于其较大的比表面积和独特的物理化学性质，被广泛认为是一种潜力巨大的抗菌剂。
纳米银的应用领域众多，尤其在高分子材料中的抗菌性能研究引起了广泛关注。
本文旨在总结纳米银在高分子材料中的抗菌性能研究，探讨纳米银在高分子材料中的应用前景。
2. 纳米银的抗菌性能纳米银具有很强的抗菌活性，可以抑制多种细菌的生长，包括耐药菌株。
纳米银通过释放银离子和直接与细菌交互作用的方式表现出抗菌性能。
研究发现，纳米银能够破坏细菌的细胞膜和核酸，干扰其代谢过程，从而导致细菌的死亡。
此外，纳米银还能抑制细菌的生物膜形成，阻断其在高分子材料表面的生长。
3. 纳米银在高分子材料中的应用纳米银在高分子材料中的抗菌应用广泛，包括医疗器械、包装材料、纺织品等领域。
在医疗器械方面，纳米银被用于制备抗菌涂层，可以有效抑制细菌的生长，降低医院内感染的发生率。
在包装材料方面，纳米银被应用于食品包装，可以延长食品的保鲜期并保持其卫生安全。
在纺织品方面，纳米银能够使纤维表面具有抗菌性能，从而防止细菌滋生和异味产生。
4. 纳米银应用中的挑战和安全性问题尽管纳米银在高分子材料中的抗菌性能得到了广泛认可，但也面临一些挑战和安全性问题。
首先，纳米银的环境风险引起了关注，其释放的银离子可能对环境造成潜在影响。
其次，纳米银具有一定的生物毒性，长期暴露可能对人体健康产生潜在危害。
基于纳米技术的高分子增容与改性
基于纳米技术的高分子增容与改性随着科技的进步和创新，纳米技术逐渐成为了业界所关注的焦点和热点，它在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
而高分子材料则是一种应用广泛且重要的材料，它广泛用于医疗、化学、塑料、织物等领域中，对于我们的生产和生活产生了巨大的影响。
本文将围绕纳米技术的应用，探讨基于纳米技术的高分子增容与改性。
一、纳米技术的应用纳米技术是通过制作和使用小于 100 纳米的纳米材料来产生新奇功能的技术。
这种技术可以用于制造新型材料、开发新型能源，并为现有艺术和科学领域带来创新性的改变。
纳米技术在医疗、电子、环境、军事等领域中被广泛应用。
其中，纳米材料的减小尺寸和增大比表面积，使得它们的特性与其大尺寸等体材料的特性大不相同。
这些特性包括导电性、光学性、力学性和热性等。
二、高分子增容与改性的意义高分子材料作为最重要的工程材料之一，在化学、医学、航空航天、汽车工业等领域中发挥着重要的作用。
高分子材料常被用作塑料、纤维、涂料、胶粘剂等，这些材料都有一个共同的特点——都是一种聚合物材料。
不过，这些聚合物材料的天然物性往往不满足人们的需求，如强度不足、耐热性差、难以润湿等。
高分子增容和改性的目的是改进这些性质，使其性能更加优秀，满足实际应用的需求。
三、基于纳米技术的高分子增容改性研究进展1.纳米增容技术纳米多元共混体系因为具有良好的增容效果和增强性能而成为了当前研究的热点。
纳米填料在纳米共混高分子材料中可以作为载体来增强高分子材料的流动性，同时可以改善其力学性能和耐热性能。
研究发现，固定量的纳米填料的加入可以显着增加复合材料的机械强度和热稳定性。
2.纳米改性技术纳米改性技术主要包括纳米粒子的表面改性和调控纳米填料的形态结构。
例如，纳米粒子表面上的化学修饰可以增强纳米粒子和高分子基体之间的黏着和相容性，从而提高材料的性能。
此外，纳米表面修饰技术还可以使纳米粒子增强聚合物材料的力学性能、介电性能和电学性能。
纳米材料的特性及其在高分子基建筑涂料中的应用前景
应 ，而纳米 材料 的一些宏 观物 理量也 表现 出隧道 效 应， 故称为宏 观量 子隧道 效应 。如在微 电子行 业 ， 当 微 电子 元 器 件 非 常微 小 时 ，就 不可 不 考 虑 这一 现 象， 比如经典 电路 的极限 尺寸 为 ０２ ｇ ， 小 ， ５ ｉ 再 ｎ 电 子则 会通过 隧道效 应而逃 逸 出电子线路 。
１ 前 言
晶场有许 多空键 ，呈 不饱 和状 态 ，易与其 它原子结 合 而趋 于稳定 ，使 纳 米材 料具 有极 高的化学 活 性 ， 材 料 的表 面吸附特性 也很 突 出。
２ ２ 小 尺 寸 效 应 ．
该 效 应是 指 纳 米 粒 子 随 粒子 尺 寸 的 减 小 而引
生 产制造技 术 和使用技术 也有 了长足 的进 步 ，现 已 生产 出了 多种纳 米粒子 ，有金 属纳 米材料 、金 属氧 化物纳 米材料 、非 金属氧化 物 纳米材 料等 等 ，并 在 许多领域 得到创 新性 的应用 ，如纳米碳 管 、纳米陶
胶 等 高聚物 中的成功 应用 ， 这些 材 料 的 睦能得 使 到大 幅度 的改进和提 高 ，应用 范 围也 得到拓 展 。在 国外 ． 米材料在 高分 子基建 筑涂 料 中进 行应用 的 纳 研究也 已起步 ， 有 了一些进展 。 并
２ １ 纳米材料 的表 面效应 表 面效 应是 指 纳 米 粒 子 的 表 面原 子 数 与 总原 子 数之 比随粒子 粒径 的减小而 大 幅度增 大 ．纳 米粒 子 的表 面能和表 面张力也 随之 大 幅度增加 ，从 而导 致钠 米粒子性 质的重 大变化 。纳米粒 子表 面 的原子
纳米技术在高分子材料中的应用浅谈
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第 ４７卷
纳米技术在高分子材料中的应用浅谈
马鹏飞，韩生华
（山西大同大学 化学与环境工程学院，山西 大同 ０３７００９）
摘要：随着材料学的不断发展，对高分子材料越来越重视，将高分子材料中加入一些纳米粒子，获得新型改性高分子材料已经成为目前 研究的重点。采用这种方法可以使高分子材料的性能变得更加优异，使其应用范围更加广泛。 关键词：纳米技术；应用；高分子材料 中图分类号：ＴＢ３８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１５－００７６－０１
２ 纳米微粒的改良方法
科学家将纳米 高 分 子 材 料 称 为 强 大 的 “混 血 儿 ”。纳 米 粒 子粒径小，比表面 积 大，易 于 团 聚。 为 了 提 高 纳 米 添 加 剂 和 聚 合物的界面结合 力，提 高 纳 米 颗 粒 的 均 匀 分 散 能 力，需 要 对 纳 米粉体进行表面改性［４］。主要是降低粒子表面能态，消除粒子 表面电荷，提高有机相与纳米粒子的亲和力等。其主要代表性 的方法有以下几种：
（１）表 面 覆 盖 改 性。该 方 法 将 表 面 活 性 剂，例 如 硬 脂 酸 （ｓｔｅａｒｉｃａｃｉｄ）、有机硅（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、钛酸酯（ｔｉｔａｎａｔｅ）等物质，覆盖 在颗粒表面，使性质发生改变［５］。
（２）机械化学改性。即 采 用 利 用 摩 擦 粉 碎 的 方 法，使 分 子 晶格位移，活化颗粒表面，使内能增加，从而改变晶体结构和物 理化学粒子表面结构［６］。
世界上产生 的 大 量 塑 料 废 物 是 由 诸 如 聚 乙 烯 （ＨＤＰＥ或 ＬＤＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）等塑料废 料的聚合物组成。多年来，环境保护主义者一直在寻找各种方 法来克服如此大量的塑料废物被弃置到垃圾填埋场的问题［９］。 科学家通过发现添加一些纳米颗粒，可以从塑料废物中生产石 油吸附剂。该领域的研究是一项是很有前途的研究。塑料抗 老化性能差影响了其推广应用，可以在塑料中加入多种纳米添 加剂，以提高其性 能 并 增 强 其 通 用 性。 例 如 在 聚 丙 烯、聚 乙 烯 等塑料材料中添 加 了 纳 米 二 氧 化 钛，然 后 经 过 长 时 间 光 照 后， 其拉伸强度几乎没有变化。将抗菌性的纳米粒子添加到塑料 中，可以得到具有持久抗菌性的塑料。如果将此项技术实现工 业化生产，将取得很好的经济效益。
纳米高分子材料
纳米高分子材料
纳米高分子材料是指在纳米尺度下具有特殊结构和性能的高分子材料。
纳米高分子材料具有较大的比表面积和较小的孔隙结构，因此表现出了许多传统高分子材料所不具备的优异性能。
纳米高分子材料在材料科学、医学、电子学等领域具有广泛的应用前景。
首先，纳米高分子材料在材料科学领域具有重要意义。
由于其特殊的结构和性能，纳米高分子材料在材料增强、改性、复合等方面表现出了独特的优势。
例如，将纳米高分子材料添加到传统高分子材料中，可以显著提高材料的力学性能、热稳定性和耐磨性，从而扩大了材料的应用范围。
其次，纳米高分子材料在医学领域也具有重要应用价值。
纳米高分子材料可以作为药物载体，用于药物的缓释和靶向输送，提高药物的生物利用度和疗效，减少药物的毒副作用。
此外，纳米高分子材料还可以用于组织工程、生物成像等领域，为医学诊疗和治疗提供新的技术手段。
另外，纳米高分子材料在电子学领域也有着广泛的应用前景。
由于纳米高分子材料具有优异的导电性能和光学性能，可以用于制备柔性电子器件、光电器件、传感器等高性能电子产品。
纳米高分子材料在柔性电子领域的应用尤为突出，可以为可穿戴设备、可折叠电子产品等提供新的材料选择。
总的来说，纳米高分子材料具有独特的结构和性能，具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和成熟，纳米高分子材料将在材料科学、医学、电子学等领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出贡献。
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纳米材料在高分子材料中的应用班级:Z090162 学号:Z09016206 姓名:张欢纳米材料及其技术是随着科技发展而形成的新型应用技术。
纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到广泛的应用。
近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并取得了许多可观的成果。
一、纳米粒子的特性及其对纳米复合材料的性能影响1·1纳米粒子的特性纳米粒子按成分分可以是金属,也可以是非金属,包括无机物和有机高分子等;按相结构分可以是单相,也可以是多相;根据原子排列的对称性和有序程度,有晶态、非晶态、准晶态。
由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使其在催化、光电、磁性、热、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。
(1)表面与界面效应。
纳米微粒比表面积大,位于表面的原子占相当大的比例,表面能高。
由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。
利用纳米材料的这种特点,能与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米材料的复合材料的强度、韧性大幅度提高。
(2)小尺寸效应。
当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性及熔点等发生变化。
如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%~50%)。
应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度大大改善。
(3)量子尺寸效应。
即纳米材料颗粒尺寸小到定值时,费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象。
其结果使纳米材料具有高度光学非线性、特异性催化和光催化性质等。
总之,纳米材料能在低温下继续保持顺磁性,对光有强烈的吸收能力,能大量的吸收紫外线,对红外线亦有强烈的吸收能力;在高温下,仍具有高强、高韧性、优良的稳定性等,其应用前景十分广阔,在高分子材料改性中的研究也将出现一个新的发展。
1·2纳米材料的表面改性纳米材料粒径小,表面能大,易于团聚,在制备纳米材料/聚合物复合材料时,用通常的共混法难以得到纳米结构的复合材料。
为了增加纳米材料与聚合物的界面结合力,提高纳米微粒的分散能力,需对纳米材料的表面进行改性。
主要是降低粒子的表面能态,消除粒子的表面电荷,提高纳米粒子有机相的亲和力,减弱纳米粒子的表面极性等。
一般来说,纳米材料的表面改性可大致分为以下几点:(1)表面覆盖改性。
利用表面活性剂覆盖于纳米粒子表面,赋予粒子表面新的性质。
常用的表面改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、硬脂酸、有机硅等;(2)机械化学改性。
运用粉碎、摩擦等方法,利用机械应力作用对纳米粒子表面进行激活,以改变表面晶体结构和物理化学结构。
这种方法使分子晶格发生位移,内能增大,在外力的作用下活性的粉末表面与其它物质发生反应、附着,达到表面改性的目的;(3)外膜层改性。
在纳米粒子表面均匀地包覆一层其它物质的膜,使粒子表面性质发生变化;(4)局部活性改性。
利用化学反应在纳米粒子表面接枝带有不同功能基团的聚合物,使之具有新的功能;(5)高能量表面改性。
利用高能电晕放电、紫外线、等离子射线等对纳米粒子表面改性;(6)利用沉淀反应进行表面改性。
利用有机物或无机物在纳米粒子表面沉淀一层包覆物以改变其表面性质。
在以上方法中,最简单和最常用的方法是添加界面改性剂,即分散剂、偶联剂等。
分散剂能降低填料粒子的表面能,改善填料的分散状况,但不能改善填料粒子和基体的界面结合。
偶联剂则可和基体有强的相互作用。
1·3纳米粒子对复合材料的性能影响1·3·1粒径对纳米复合材料力学性能的影响(1)对复合材料拉伸强度的影响。
普通填料填充后的复合材料一般拉伸强度都有明显下降,而采用纳米材料填充的复合材料,其拉伸强度会有所增加,并在一定范围出现极值。
如纳米SiO2填充复合材料的拉伸强度在SiO2的体积数为4%左右时达到最大值。
(2)对复合材料断裂伸长率的影响。
研究表明,采用普通CaCO3和微米级、纳米级CaCO3填充PE,随着粒子粒径的减小,复合材料的断裂伸长率逐渐提高。
(3)对纳米聚合物复合材料杨氏模量的影响。
对于相同的基体和填料,采用相同的处理方法,微米级填料使复合材料的杨氏模量增长平缓,而纳米级填料则可使复合材料的杨氏模量急剧上升。
产生这种结果的原因是纳米材料,比表面积大,表面原子所占比例大,易于与聚合物充分地吸附、键合所致。
1·3·2不同种类纳米材料对复合材料力学性能的影响采用不同种类的纳米材料填充聚合物,使复合材料的性能在某一点上出现极值。
这是由于不同粒子的官能团种类、数目及表层厚度不同,在粒子与基体作用的同时,粒子之间也相互吸附,从而表现出协同效应。
如用超微CaCO3和超微滑石粉进行试验,当填充量增大,单纯采用CaCO3或滑石粉都会使冲击强度、断裂伸长率减小,而协同效应使得冲击强度、断裂伸长率不断增大。
二、纳米技术在高分子材料改性中的应用纳米材料加入高聚物中,可使高分子材料的性能很大提高,是制备高性能、高功能复合材料的重要手段之一。
2·1纳米技术在塑料改性中的应用纳米材料具有许多新奇的特性,它在塑料中的应用不仅仅是增强作用,而且还能赋予基体材料其它新的性能。
如由于粒子尺寸较小,透光率好,将其加入塑料中可以使塑料变得很致密。
特别是半透明的塑料薄膜,添加纳米材料后不但透明度得到提高,韧性、强度也有所改善,且防水性能大大增强。
（1）对塑料的增韧增强作用。
塑料的增韧增强改性方法较多,传统的方法有共混、共聚、使用增韧剂等。
无机填料填充基体,通常可以降低制品成本,提高刚性、耐热性和尺寸稳定性,而随之往往会带来体系冲击强度、断裂伸长率的下降,即韧性下降。
往硬性塑料中加入橡胶弹性粒子,可以提高其冲击强度,但同时拉伸强度则有所下降;往高分子材料中加入增强纤维,可以大幅度提高其拉伸强度,但同时冲击强度、特别是断裂伸长率常常有所下降;近年来采用液晶聚合物对高分子材料的原位复合增强等,可使材料的拉伸及冲击强度均有所改善,但断裂伸长率仍有所下降。
而纳米技术的出现为塑料的增韧增强改性提供了一种全新的方法和途径。
纳米粒子表面活性中心多,可以和基体紧密结合,相容性比较好。
当受外力时,粒子不易与基体脱离,而且因为应力场的相互作用,在基体内产生很多的微变形区,吸收大量的能量。
这也就决定了其能较好地传递所承受的外应力,又能引发基体屈服,消耗大量的冲击能,从而达到同时增韧和增强的作用。
(2)改善塑料的抗老化性。
塑料抗老化性能差,影响了其推广应用。
太阳光中的紫外线波长在200~400nm之间,而280~400nm波段的紫外线能使高聚物分子链断裂,从而使材料老化。
纳米SiO2与TiO2适当混配,即可大量的吸收紫外线。
例如在PP中加入0·3%的UV-TAN-P580纳米TiO2,经过700h热光照射后,其抗张强度损失仅10%。
（3）塑料功能化。
在塑料中添加具有抗菌性的纳米粒子,可使塑料具有持久抗菌性。
应用此项技术现已产出了抗菌冰箱等制品。
将纳米ZnO或纳米金属粒子添加到塑料中可以得到具有抗静电性的塑料;选用适当的纳米粒子添加到塑料中还可以制得吸波材料,用于“隐性材料”的生产。
国内小鸭集团运用纳米技术将无机银/聚合物复合材料制成洗衣机外桶,不但增加了韧性,具有耐摩擦、耐冲击的特点,还具有很好的光洁度和很强的防垢能力,保持洗衣机自身的清洁。
(4)通用塑料的工程化。
通用塑料具有产量大、应用广、价格低等特点。
在通用塑料中加入纳米粒子能使其达到工程塑料的性能。
如采用纳米技术对通用聚丙烯进行改性,其性能可达到尼龙6的性能指标,而成本却降低1/3,这样的产品如工业化生产可取得较好的经济效益。
2·2纳米技术在橡胶改性中的应用以往橡胶改性多通过加入炭黑来提高强度、耐磨、抗老化等性能,但这样处理后制品将变成黑色。
为了制成彩色橡胶,将白色纳米级粒子(如纳米SiO2)作补强剂或使用纳米粒子级着色剂,可制成彩色橡胶制品。
由于纳米SiO2是三维链状结构,将其均匀分散在橡胶大分子中并与之结合成为立体网状结构,从而提高制品强度、弹性、耐磨性,同时纳米SiO2对波长499nm 以内的紫外线反射率达70%~80%,故可对材料起到屏蔽紫外光作用,以提高材料的抗老化性。
如北京橡胶设计研究所研制的彩色防水卷材,其性能指标达到或优于三元乙丙橡胶防水卷材，也可用纳米技术改性轮胎侧面胶生产彩色轮胎。
轮胎侧面胶的抗折性能由10万次提高到50万次。
2·3纳米技术在化学纤维中的应用纳米材料的出现,为制备功能纤维开辟了新的有效途径,如前所述,将少量的UV-TiTAN-P580纳米TiO2加入合成纤维中,就能制得抗老化的合成纤维,用它做成的服装和用品具有防止紫外线的功效,如防紫外线的遮阳伞等。
近年来出现的各种新型的功能化学纤维,据报道不少是应用了纳米技术。
如日本帝人公司将纳米ZnO和纳米SiO2混入化学纤维,得到的化学纤维具有除臭及净化空气的功能,这种纤维被用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料、绷带、睡衣等;日本仓敷公司将纳米ZnO加入到聚酯纤维中,制得了防紫外线纤维,该纤维还具有抗菌、消毒、除臭的功能与对塑料的改性相似,将金属纳米粒子添加到化纤中可以起抗静电的作用,将银的纳米粒子添加到化学纤维中还有除臭、灭菌的作用。
以生产“波司登”羽绒服而名的江苏康博集团,将从天然奇冰石中提取的纳米级超细粉末加入“波司登”保暖内衣层内,能有效地杀菌抑菌,消除异味。
近年来,随着各种家电、手机、电视机、电脑、微波炉等的使用越来越普遍,电磁波对人体的影响已有明确定论。
目前美、日、韩等国已有抗电磁波的服装上市,国内采用纳米材料制备抗电磁波纤维的研究亦正在研究中。
三. 小结纳米技术作为一项高新技术在高分子材料改性中有着非常广阔的应用前景,对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义。
尤其是纳米材料填充塑料体系表现出同时增强、增韧的特性,为开拓聚合物复合材料的应用领域开辟了广阔的前景。
我国塑料进口量占国内总需求量的50%,但同时又存在国产塑料产品过剩的问题,这是因为国产塑料产品多属大品种通用聚合物,具有产品型号少、品位低的缺点。
开发纳米聚合物复合材料并使之工业化应用,可以充分利用我国资源优势,也是改造传统聚合物工业技术的最佳途径,具有巨大的市场潜力。
我国纳米材料的研究已取得许多成果,但纳米技术在高分子材料改性中的应用研究才刚刚起步,相信在不远的将来,纳米材料会进一步工业化,并广泛应用于高分子材料领域。