Page 77 - 《橡塑技术与装备》2017年18期（9月下半月塑料）

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性，如阻隔性、阻燃性等。复合材料的透明性、着色性、
导电性和磁性能也得到了相应的提高。纳米粒子的加
入也提高了复合材料的阻燃等级，使材料对二氧化碳、
氧的透过率下降。另外，纳米粒子填充聚合物还能提
高复合材料的尺寸稳定性。
纳 米塑 料 的 无机 纳 米粒 子 加 入量 较 小， 一般 为
2%~5%，仅为通常无机填料改性时加入量的 1/10 左
右，因而复合材料的密度与原来树脂相比几乎不变或
增加很小。因此，不会因密度增加过多而增加下游塑
料加工厂的成本，也没有因填料过多导致其他性能下
降的弊病。由于纳米粒子尺寸小，因此成型加工和回
收时几乎不发生断裂破损，具有良好的可回收性。纳
米塑料的缺点与通常无机填料一样，纳米粒子的加入
纳米塑料成为复合材料发展最前端 会使塑料的焊接强度有所下降，有些纳米塑料如纳米

产品之一 尼龙的韧性 ( 冲击强度 ) 有所下降，但纳米聚烯烃的
韧性却有所提高。
塑料见得多，纳米塑料又是什么呢 ? 一般说来，
由于纳米塑料对材料的改性不是通过制备新结构
纳米技术是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵和安
塑料完成的，因此，利用现有设备或稍加改造便可进
排原子、分子来创造物质。因此，纳米塑料是指无机
行生产，设备投入资金少，这两点也是推动和加快纳
纳米粒子以纳米级尺寸 ( 一般为 1~100 nm) 均匀分散
米塑料商业化的有利因素。
在聚合物基体树脂中形成的复合材料，也被称为聚合
(2）纳米塑料生产方法
物基纳米复合材料。由于纳米粒子尺寸小，彼此间距
纳米塑料的生产方法主要有四种 ：插层复合法、
离非常近，因此，具有独特的量子尺寸效应、表面效应、
原位复合法、分子复合法和超微粒子直接分散法。
界面效应、体积效应、宏观量子隧道效应、小尺寸效
插层复合法是目前制备纳米塑料的主要方法。首先
应和超塑性，从而使纳米塑料具有独特的物理力学性
将单体或聚合物插入经插层剂处理后的层状硅酸盐 ( 如
能，成为复合材料发展的最前端产品之一。
蒙脱土 ) 之间，破坏片层硅酸盐紧密有序的堆积结构，使
(1）聚合物 / 纳米复合材料
其剥离成厚度为 1 nm 左右，长、宽为 30~100 nm 的
常用的无机纳米粒子包括硅酸盐、碳酸钙、SiO 2 、
层状基本单元，均匀分散于聚合物基体中，实现聚合
TiO 2 、SiC、Al 2 O 3 、云母等，根据基体树脂不同，纳
物高分子与层状硅酸盐片层在纳米尺度上的复合。插
米复合材料可分类为 ：纳米尼龙、纳米聚烯烃、纳米
层复合法又可分为插层聚合法和聚合物插层法。插层
聚酯、纳米聚甲醛等。世界上最早的纳米塑料工业化
聚合法是先将聚合物单体分散、插层进入层状硅酸盐
应用是 1991 年日本丰田中央研究所和尼龙树脂厂宇部
片层中，然后原位聚合，利用聚合时放出大量的热克
兴产 (UBE) 公司共同开发的、用做汽车定时器罩的纳
服硅酸盐片层间的作用力，并使其剥离，从而使硅酸
米尼龙 6，从此拉开了纳米塑料快速发展的序幕。近
盐片层与塑料基体以纳米尺度复合。聚合物插层法是
几年来，世界各国都竞相投入资金和人力，加大了纳
将聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合，利用化学和
米塑料的开发力度和产业化步伐，特别是工业发达国
热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层并均
家，目前已经形成了一个纳米塑料产业。
匀地分散于聚合物基体中。该法的优点是易于实现无
与原来的基体树脂相比，纳米塑料提高了材料的
机纳米材料以纳米尺寸均匀地分散到塑料基体树脂中。
力学性能和热性能。复合材料的弯曲模量 ( 刚性 ) 可
原位复合法包括原位聚合法和原位形成填料法。
提高 1.5~2 倍，摩擦和耐磨损性及耐热性也得到提高，
将纳米粒子溶解于单体溶液再进行聚合反应，叫原位
热变形温度可上升几十度，热膨胀系数则下降为原来
聚合法。其特点是纳米材料分散均匀。原位形成填料
的一半。同时，纳米复合材料具有更多、更高的功能
法也叫溶胶凝胶法，是近年研究比较活跃和前景看好
年
2017 第 43 卷 ·59·