性能优异的纳米塑料

性能优异的纳米塑料

纳米塑料是指无机填充物以纳米尺寸分散在有机聚合物基体中形成的有机/无机纳米复合材料。在纳米复合材料中，分散相的尺寸至少在一维方向小于100纳米。由于分散性的纳米尺寸疚、大比表面积和强界面结合，纳米复合材料具有一般工程塑料所不具备的优异性能，因此它是一种全新的高技术新材料，具有广阔的商业开发和应用前景。

在第二届国际工程塑料展览会期间，北京联科纳米材料有限公司举行了纳米塑料专题信息发布会。会上介绍了其开发的系列纳米塑料产品的特点。据介绍，纳米塑料中用作纳米无机相材料的蒙脱土（MMT）， 是我国丰产的一类天然粘土矿物。它是一种层状硅酸盐，其结构片层为纳米尺度，包含三个铝氧八面体亚层，亚层之间通过共用氧原子以共价键连接，结合极其牢固。有机蒙脱土能进一步与单体或聚合物的过程中，剥离为纳米尺度的结构片层，均匀分散到聚合物基本体中，从而形成纳米塑料。中科院化学研究所工程塑料国家重点实验室利用MMT作为分散相，利用插层聚合、熔融插层复合等方法对纳米塑料进行制备，从而开发出一系列纳米塑料。这种插层复合技术是基于在传统工艺基础上的技术革新，不需要新的昂贵设备投资，工艺简单，操作方便，环境友好，特别适合于聚合物改性，容易实现工业化生产。

插层复合技术能够实现有机物基体与无机物分散相在纳米尺度上的复合，所得的纳米塑料能够将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性及介电性完完美地结合起来。纳米塑料中含蒙脱土量较少，不超过10%（质量百分比，下同），通常仅为3%~5%，但其刚性、强度、耐热性等性能与常规玻璃纤维或矿物填充增强复合材料相当，因而纳米塑料的比重较低，比强度和比摸量高而又不损失其抗冲击强度，能够有效地减轻制品质量，方便运输。同时，由于纳米粒子尺寸小于可见光波长，纳米塑料具有高的光泽和良好的透明度。

由于聚合物基体与蒙脱土片层的良好结合，通过控制纳米硅酸盐片层的平面取向，纳米塑料制品表现出良好的尺寸稳定性和很好的气体阻隔性。例如，尼龙6纳米复合材料的氧气透过率与纯尼龙6相比降你了一半，水蒸气的透过率降低了1/3以上。此外，一些纳米塑料还具有阻燃自熄性能。

纳米塑料熔体强度高，结晶速度快，熔体粘度低，因此，注塑、挤出和吹塑的加工性能优良。尤其是挤出级、注塑级纳米超高分子量聚乙烯，解决了超高分子量聚乙烯加工的世界性难题。

与一般微观复合材料相比，含有少量蒙脱土的纳米塑料表现出优异的综合性能，因此，它们比常规填充复合材料要轻。良好的性能组合、简单的加工工艺和低廉的价格，使得纳米塑料在各种高性能管材、汽车及机械零部件、电子电气部件等领域中有广泛的应用前景。同时，具有优异阻隔性能的纳米复合材料的食品，特别是啤酒罐装、肉类和奶酪制品的包装材料市场上潜力巨大。

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