纳米材料在塑料与化工生产中应用

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1、纳米材料在塑料与化工生产中应用　　纳米材料广义上是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或者由该尺度范围的物质为基本结构单元所构成的材料的总称。由于纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物

2、、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在塑料和化工生产领域也起到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。一、纳米材料在塑料生产中的应用1、二氧化硅在热塑性塑料中的应用6热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，如聚乙烯、聚丙烯等。热塑性塑料应用广泛，往往通过添加无机颗粒降低塑料制品的成本，同时还可以将颗粒超微细技术和表面改性技术应用到塑料中，对通用塑料还能起到增强增韧性和功能化的作用。传统的对塑料增韧的方法

3、是在基体中加入橡胶类物质，该法虽然使材料的韧性大幅度提高，但同时也使材料的强度及加工性能等大幅度下降。气相法白炭黑增韧塑料的增韧原理是无机刚性粒子增韧，它被添加到塑料中后，可以在不削弱材料刚性的前提下提高材料的韧性，甚至还能提高材料的刚性。MouzhengFu等在EVA中添加一定量的气相二氧化硅可以明显地提高限氧指（LOI），并且可以在保持UL-94测试为V-0级时，减少氢氧化镁的添加量。通过锥形量热仪（CCT）数据表明气相二氧化硅的添加不仅可以大幅度的减少热释率和失重率，而且可以抑制EVA/MH共混体在燃烧时的烟释放率。通过在EVA

4、/MH共混体中添加气相二氧化硅并且减少总的填充量，在阻燃性能不变的情况下，其断裂伸长率可以提高一倍。2、二氧化硅在热固性塑料中的应用6热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如环氧、不饱和聚酯、酚醛等是最早实现工业化应用的塑料品种之一，具有优良的力学特性、尺寸稳定性、良好耐腐蚀性和耐老化性，广泛用于机械、电气电子、汽车、航天等结构部件。然而其韧性和加工性能相对较差，影响其进一步的应用。纳米材料在改性塑料中的研究与应用，改善了其性能。在环氧树脂中添加气相二氧化硅可明显改善其脆性，可以克服弹性体增韧而致的材料刚性

5、和强度降低的缺陷，达到增强增韧的目的。当添加量为3wt%时，可使复合体系冲击强度提高40%，拉伸强度等提高21%。若通过偶联剂对纳米二氧化硅进行改性，则可使其冲击韧性提高124%，拉伸性能提高30%，另外，也使制品的硬度、耐磨、耐温和绝缘等性能得到提高。3、纳米碳酸钙对农膜改性使用纳米碳酸钙对农膜改性处理则可解决成本、性能与价格的矛盾。虽然无机纳米碳酸钙填料与普通钙粉填料一样，不能起到对农膜的直接降解作用，但由于纳米碳酸钙特有的性能，使其能大比例均匀地填充于农膜中，使产品在成型和实施二次拉伸时，表面和内部形成无数微小缝隙，帮助并加速光

6、/生物助剂对农膜的降解，制成的农膜既能保证质量和使用性能，又不增加生产成本，还可实现快速降解。4、纳米改性汽车塑料配件纳米改性汽车塑料配件轻量化是汽车节能降耗的关键。有关数据表明，汽车质量每减轻10%，燃油消耗就可下降66%～8%。为减轻汽车自重，采用高性能塑料配件替代笨重的金属部件已经成为发展主流。普通塑料制品模量和耐热性较低，抗冲强度差，因而难以直接用于汽车配件。但如果在塑料树脂中添加一定比例的纳米碳酸钙及其他助剂，对树脂进行改性，所制得的产品耐热性、抗老化性和抗冲强度均可明显增强。5、纳米改性专用树脂纳米改性专用树脂，目前我国专

7、用塑料树脂品种少，档次低，难以满足市场需求。但如果在塑料树脂合成过程中，加入特殊助剂和纳米碳酸钙乳液，则可制得国内市场短缺的高性能专用塑料树脂。如太原化工股份有限公司与杭州华纳公司合作，开发的纳米碳酸钙微乳液，已经成功用于太化股份氯碱分公司PVC装置，所生产的PVC树脂受到国内外塑料加工企业追捧。主要用于硬质PVC、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、ABS等材料。二、纳米材料在化工生产中的应用1、在涂料方面的应用6纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳

8、米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米tio2添加在汽车、轿车的金