纳米塑料的性能

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1、纳米塑料的性能塑料本身有质量轻、韧性强、耐磨性好、耐酸碱等优良特性，但随着材料科学的发展和应用领域的开拓，塑料固有的性能已不能满足应用的需要。例如耐高温性能，尽管人们一直通过研究合成新的高分子材料单体和改变高分子结构来提高塑料的耐高温性能，但无纳纳米粒子的加入对这一性能的提高比前一种方法效果好得多，而且成低得多。有些塑料没有的性能甚至可以通过加入纳米材料而得到，像一些功能塑料。一、强度和高耐热性用插层技术制备纳米塑料可将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性完美地结合起来。含有少量（不超过10%，通常5%左右）粘土的纳米塑料与常规玻纤或矿物（30%）增强复合材

2、料的刚性、强度、耐热性相当。但纳米塑料质量轻，具有高比强度、比模量而又不损失其冲击强度，能够有效降低制品的质量，方便运输。同时，由于纳米粒子小于可见光波长，纳米塑料具有高的光泽和良好的透明度以及耐老化性。这些优点是其他材料无法相比的，所以纳米塑一出现，立刻受到人们的青睐。纳米塑料的性能二、高阻透性由于聚合物基体与粘土片层的平面取向作用，纳米塑料表现出良好的尺寸稳定性和良好的气体阻透性。纳米塑料搞阻隔性使其广泛用一坑级包装材料上，例如药品、化妆品、生物制品和精密仪器等等。纳米塑料的性能纳米塑料与未填兖的聚合物相比，其气液体的透过性显著下降，并随着蒙脱土含量的增加而迅速下降，阻隔性能

3、显著上升。在聚酰亚胺-蒙脱土纳米塑料中，其气体渗透系数（包括水蒸气、氧气和氦气）显著下降，并随着蒙脱土含量的增加而下降。当蒙脱土质量含量仅为2%时，其渗透系数下降近一半；当用不同粘土来制备时，随着粘土片层长度的增加，材料的阻隔性能提高更显著。这是由于在纳米塑料中的聚合物基本中存在着分散的、大的尺寸比的硅酸盐层，这些层对于水分子和单体分子来说是不能透过的，迫使溶质要通过围绕硅酸盐粒子弯曲的路径才能通过薄膜，这样就提高了扩散的有机通道长度，达到阻隔性上升的目的。纳米塑料的性能三、高阻燃窒息性有些纳米塑料还具有很高的自熄性、很低的热释放速率（相对聚合物本体而言）和较高抑烟性，是理想的阻

4、燃材料，例如把聚已内酯-硅酸盐纳米塑料和未填充的聚已内酯放在火中3Os，取出后纳米塑料就停止燃烧，并保持它的完整性；与此相反，未填充的聚合物则继续燃烧直到样品被破坏为止。如纳米尼龙6，当粘土含量为5%时，其热释放速率的峰值（评价材料为灾安全性的关键因素）可以下降到50%以上。因此，国外有文献称这种纳米塑料制造技术是塑料阻燃技术的革命纳米塑料的性能四、良好的热稳定性硅酸盐的耐高温性用于纳米塑料使其耐热性和热稳定性明显提高。例如聚二甲基硅氧烷（PDMS）-粘土纳米塑料和未填充的聚合物相比，其分解温度大大提高，从400℃提高到500℃。由此可知，由于PDMS分解成易挥发的环状低聚物，但

5、纳米材料的透过性很低，从而使挥发性分解物不易扩散出去，提高了塑料的热稳定性。在聚酰亚胺-蒙脱土体系中，热稳定性也大大提高。纳米塑料的性能随着蒙脱土含量的增加，纳米塑料的热膨胀系数显著降低、蒙脱土含量仅4%时就下降近一半，热稳定性明显增加。在纳米粘土尼龙（NCH）中，产物的热变形温度（HDT）提高了近1倍（NCH的为135~160℃，纯尼龙的为65℃）。此时粘土含量仅5%左右，随着粘土含量的增加，HDT也逐渐增加。用一步法合成NCH，产物的HDT进一步提高到160℃。纳米塑料的性能五、良好的导电性硅酸盐纳米塑料也可用做聚合物电解质。对于聚环氧乙烷（PEO）电解质来说，在熔点温度以下

6、，它的电导率下降很多（从10-5S·cm-1到10-8S·cm-1）。这种下降是由于PEO形成了晶体，从而阻止了离子的运动，而插层则可以阻止晶体的生长，因此可以提高电解质的电导率。此外，由于在纳米塑料中硅酸盐片层是不能移动的，因此纳米塑料的导电表现为单离子传导。从PEO/锂蒙脱土纳米塑料的平面离子电导率的Arrhenius曲线（聚合物质量占4%）可以看出，LiBF4/PEO电解质的电导率在熔化温度下降低了几个数量级。纳米塑料的性能与此相反，在相同的温度范围内，温度对纳米塑料的电导率影响很小。电导率随温度降低只是稍有下降。此外，在纳米塑料中的表面活化能（11.7N/m）和熔融聚合物

7、电解质的类似。这表明，在纳米塑料中和在本体熔融的电解质中，Li+的活动性几乎相同；另外，熔融插层的纳米塑料的电导率比溶液插层的更高，而且各向异性明更明显。这可能是由于在熔融插层材料中，存在着过量的聚合物，从而提供了一条更容易的电导途径。纳米塑料的性能在PEO/Na蒙脱土体系，随着温度的升高，电导率上升，直至580K时达到最大值随后电导率又下降。这是由于在600K左右插层的聚合物分解的缘故，这和其热稳定性是一致的。在聚吡咯-荧光石体系中也有类似情况。纳米塑料的性能六、纳米塑料的各向