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工孝军，等:纳米材料及其在工程塑料改性中的应用 纳米材料及其在工程塑料改性中的应用 王孝军 杨 杰 龙盛如 61虑哪八 (四川大学高分子材料科学与 1程学院 成都 61(K巧5 〔四川大学材料科学技术研究所.成都 摘要 简述纳来材料的特性，以及纳米粘土、刚性纳米粒子、碳纳米管和金属纳米粉等纳米材料在聚酸胺、聚甲 醛、热塑性聚酣、聚四象乙烯、聚院亚胺、聚醚醚酮等通用工程塑料和特神工程塑料改性方面的研究和应用情况 着 重分析了工程塑料与各种纳来材料复合的结合点，展望了工程塑料/纳米拉子复合材料的发展前景 关桩词 纳米材料 工程塑料 复合材料 改性 纳米材料是指材料两相显微结构中至少有一相的一维 与纳米材料的一些特异性质如导电性、导磁性、电磁波吸收 尺度在loo nm以内的材料，由于其独特的小尺寸效应及表 性等完美地结合，从而获得性能更加优异、价格更加合理、应 面效应等特性，它具有许多常规材料所不可能有的优异性 用领域更多的一类新型材料 能.被认为是21世纪最有前途的材料之一。将纳米材料与 2.1工程塑料/纳米粘土复合材料[4一幻 工程塑料复合可进一步提高工程塑料的各种性能，同时还可 将聚合单体或聚合物分子与粘土、云母等层间距为纳米 赋于其一些特殊的性能，如高阻隔性、高导电性、优良的光学 级的层状无机物复合，不仅可形成 “嵌人纳米复合材料”，而 性能等，从而使工程塑料适用于更广阔的领域。 且可使片层物均匀地分散于聚合物中形成 “层离纳米复合 1 纳米材料的特性 材料”，目前对纳米粘土类复合材料的研究最多，成果应用 当材料的尺寸进入纳米级，材料本身便会出现许多奇异 也较广。根据插层形式的不同，可分为下列几种 的崭新的物理性能{’例: (1)插层聚合 插层聚合又称为原位插层聚合，将聚合 (1)小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布 物单体先嵌人片层中，再在热、光引发剂等作用下聚合，有 罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺 “一步法”和“二步法t，之分。“二步法”是指将纳米粘土的插 寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态 层膨胀化处理和处理后粘土与聚合物单体的聚合分为两步 纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁 进行。A，usuki等{v]采用 “二步法”制备了尼龙(PA)6/纳 学、热学、力学等特性呈现新的小尺寸效应。纳米微粒的小 米粘土复合材料，其方法是先用12一18烷基氨基酸作插层 尺寸效应使其具有独特的物理化学性能。若将纳米粒子添 剂对纳米蒙脱土进行阳离子交换处理，然后将阳离子交换后 加到聚合物中，不但可以全面改善聚合物材料的力学性能， 的蒙脱土与。一己内酞胺混合在常规条件下聚合而制得。聚 还可赋予材料新的功能 合过程中，纳米蒙脱土的平均较径由原来的50 卜m解离为 (2)表面效应 随着纳米粒子粒径的减小，其表面积增 4Onm，均匀分散于PA6基体中。该法的缺点，一是枯土的 大，表面原子所占比例急剧增加，当粒径为 Inm时，纳米材 膨胀化处理过程需增加设备，耗费大量的时间和能量，导致 料几乎全部由单层表面原子组成。由于表面原子数增多，原 生产成本上升，生产效率下降;万几是处理后的枯土与聚合物 子配位不足以及高的表面能使这此表面原子具有高的活性， 熔体的混合物缺乏流动性，使得粘土不易均匀分散在聚合物 极不稳定，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到聚 单体中，从而导致熔体缩聚工艺较难及材料性能的下降