 |
我国纳米塑料的研究进展 |
热 |
|
| 我国纳米塑料的研究进展 |
|
| 作者：佚名 文章来源：不详 点击数： |
|
|
|
|
由于所加入的纳米材料的性质、性能，纳米材料加入到塑料的方式以及纳米塑料的结构，决定了纳米塑料的性能。因此，如果塑料改性是使材料向功能化和工程化方向进步，那么纳米材料的发展趋势和研究方向，就是使纳米塑料向多功能化和智能化方向发展。
众所周知，纳米塑料最早的是以无机纳米材料诸如CaCO3、ZnO硅藻土等，加入到塑料中，以赋予塑料高强度、抗菌性和耐高温等性能，因此纳米塑料的制备加工方法也更适合产业化。我们相信：今后的纳米塑料将会有更高的性能，并可能用于新的未知领域。
一、无机纳米塑料研究进展
1、添加型纳米塑料研究
纳米塑料研究从纳米CaCO3塑料开始，目前已开发的加入纳米CaCO3的塑料有：
（1）纳米CaCO3加入到HDPE材料中。试验结果表明：但CaCO3含量为25%时，其增韧效果最佳。用钛酸酯偶联剂处理后，塑料增韧效果更明显，其最大冲强度比纯HDPE高出70%。经过处理的纳米CaCO3体系，即使填充剂含量较高，纳米无机粒子-HDPE塑料仍具有良好的加工性能。
（2）纳米CaCO3（粒径为30nm）加入到PVC中。试验结果表明：随着纳米CaCO3用量的增加，材料的拉伸强度增大，在含量为10%时达到最大值（58Mpa），为纯PVC（47Mpa ）的123%，而微米级CaCO3则无明显增强效果，当含量为10%时纳米塑料的冲击强度可达到纯PVC的313%。
（3）纳米CaCO3加入到PP中，研究发现：拉伸强度随纳米级CaCO3含量增加呈现先升后降的趋势。在其含量为4%时，拉伸强度出现最大值。而微米级CaCO3对材料的拉伸强度无明显增强作用。且纳米PP对材料缺口冲击强度和无缺口冲击强度的增韧作用十分明显，在纳米级CaCO3含量为4%时达到最大值。
目前，已研究的无机纳米塑料还有：SiO2与聚酰亚胺的杂化，采用溶胶-凝胶法制备，改善了塑料的拉伸强度。SiC、Si3N4加入到HDPE中，塑料冲击强度、拉伸强度成倍提高。炭黑、纳米碳管加入塑料可以改善材料的导电性、强度等情能。
2、无机粉体在塑料中的分散性和偶联剂 无机纳米粉体在塑料中的分散性和无机材料颗粒与有机高分子间的界面作用有关。因此，许多人采用钛酸酯做偶联剂或硬脂酸、油酸、1，2-亚乙基双硬脂酰胺等做分散剂。这一研究领域还有许多问题没有解决，仍在进行中。
3、层状纳米塑料 层状纳米塑指无机纳米材料为片层状，塑料杂化在纳米片层之间或片层分散于塑料中。这类材料主要是硅酸盐类，例如：硅藻土、白泥、蒙脱土等。这类纳米塑料已研究的有：纳米硅酸盐-尼龙。研究中发现：使蒙脱土加入量在10%以下，该材料的强度仍然显著增加，并大大超过传统共混复合材料的增加幅度。其热变形温度则由尼龙6的65℃提高到152℃。用广角X散射（WAXD）、小角激光散射（SALS）等研究表明，蒙脱土的加入还起到了异相成核作用，使尼龙6的结晶温度提高，过冷结晶度降低。而且有机粘土完全破坏了尼龙6的球晶结构，但聚酰胺的结晶度基本不变。当控制球晶尺寸小于可见光波长时，可使插层材料具有良好的透气性，可用于汽车发动机配件。用做结构材料时，这种聚酰胺-粘土纳米塑料具有比强度高的特点，质量减轻达到25%。
Kaotoc等将粘土矿物浸入到苯乙烯单体中，在N2气氛中加热聚合，制得聚苯乙烯十八烷基三甲基铵蒙脱土层间化合物。Ruiz-Hitzky等将聚环氧乙烷（PEO）与不同交换性阳离子的蒙脱土溶液混合搅拌，合成了新的具有二维结构的纳米塑料。这种材料经不同的溶剂处理后，其PEO含理何持不变，显示了这种层间化合物极好的稳定性。热分析表明，其在惰性气氛中的热稳定性高达500~600K，Vaia等用直接熔融嵌入法首次将烷基胺蒙脱土与聚苯乙烯粉末混合，并将它们压成球团，接着在高于聚苯乙烯玻璃化转变温度（90℃）下加热球团，从而制备出了二维纳米结构的聚苯乙烯-蒙脱土材料。Vaia还采用这种方法将聚环氧乙烷嵌入到粘土矿物的层间，从而形成新的聚合物电解质纳米材料。Messersmith等人研究表明，环氧树脂-硅酸钠纳米材料的力学性能同样得到了改善，其弹性模量在玻璃化区提高了60%，在橡胶化区提高了450%。
二、有机纳米塑料研究进展
有机纳米塑料是由纳米有机材料加入到塑料中形成的，且这些有机物大多数是液晶。例如：在聚酰亚胺中加入10%的热致型液晶聚合物，能使弹性模量由1.7Gpa提高到6.9Gpa，拉伸强度由125Mpa提高到470Mpa。以5%的PPTA与PA6溶液共混，得到PPTA微纤（直径为15~30nm）、长约600nm）在PA6基体中分散的分子复合材料。还用少量PPTA微纤作为增强剂，与PI、PAII、PVC、ABS、PAA、离子聚合物等复合，借助溶剂，形成分子复合材料。
三、金属纳米塑料研究进展
金属纳米塑料指把纳米金属粉体加入到塑料中。例如：把纳米Cu加入到聚甲醛中改善塑料的耐磨性，或在PP中加入其他纳米金属粉末改善塑料的导电性和机械强度。
纳米金属有许多种，但纳米金属塑料的研究很少，相信不久的将来会有更多的关于金属纳米塑料的研究报告出现。
四、纳米塑料材料加工方法研究方向
纳米塑料的最终研究目的是纳米塑料的产业化，因此，纳米塑料布的制备或加工方法的实用性非常重要。目前，已有纳米塑料制备方法例如插层法、溶胶-凝胶法、混合法等，都需要改进以适应产业化要求。
纳米塑的研究和制备还是一个刚刚开始的领域，尽管人们进行了大量的研究和开发，但仍然有更多的研究空白和工作要做。纳米塑料的实际应用和产业化才刚刚开始，离纳米塑料的过错善还有很长一段距离，因此，研究探索新的纳米塑料和新的制备工艺，以及开发纳米塑料的新用途，将是一个充满挑战和乐趣的工作。
|
|
|
|
| |
| 以上信息仅供参考,不得转载违者必究,我站保有所有权利。 |
| 文章录入：admin 责任编辑：admin |
|
上一条文章： 我国纳米塑料市场现状及发展趋势
下一条文章： 几类纳米塑料性能介绍 |
|
|
| 【字体：小 大】【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口】 |
|
 网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！） |
| |
|
|  |
|
