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納米塑料的優異性能

關鍵詞:

納米塑料

時間:2013-04-12來源:三川 點擊:10233次

摘要:納米塑料是無機納米粒子(矽酸鹽、碳酸鈣、Si02、Ti02、SiO、A1203、雲母、石英粉等)以納米級尺寸(一般為l~100mn)均勻分散在塑料母體樹脂中的複合材料,也被稱為聚合物基納米複合材料。

納米塑料是無機納米粒子(矽酸鹽、碳酸鈣、Si02、Ti02、SiO、A1203、雲母、石英粉等)以納米級尺寸(一般為l~100mn)均勻分散在塑料母體樹脂中的複合材料,也被稱為聚合物基納米複合材料。根據母體樹脂不同可分類為納米尼龍、納米聚烯烴、納米聚酯、納米聚甲醛等。由於納米粒子尺寸和彼此間距離非常近,具有獨特的量子尺寸效應、表麵效應、界麵效應、體積效應、宏觀隧道效應、小尺寸效應和超塑性,使納米塑料具有獨特的物理力學性能,已成為複合材料發展的最尖端產品之一。
①高強度和高耐熱性。
用插層技術製備的納米塑料可將無機物的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性與聚合物的韌性、可加工性完美地結合起來。含有少量(不超過10%,通常5%左右)黏土的納米塑料與常規玻璃纖維或礦物(30%)增強複合材料的剛性、強度、耐熱性相當。但納米塑料質輕,具有高的比強度、比模量而又不損失其衝擊強度,能夠有效減小製品的質量,方便運輸。同時,由於納米粒子直徑小於可見光波長,納米塑料具有好的光澤度和良好的透明度以及耐老化性。這些優點是其他材料無法相比的,所以納米塑料一出現,立刻受到人們的青睞。
②高阻隔性。
由於聚合物基體與黏土片層的良好結合和黏土片層的平麵取向作用,納米材料表現出良好的尺寸穩定性和良好的氣體阻透性。納米塑料的高阻隔性使其廣泛應用於高級包裝材料,例如精製食品、藥品、化妝品、生物製品和精密儀器等。
③高阻燃窒息性。
有些納米材料還具有很高的自熄性、很低的熱釋放速率(相對聚合物本體而言)和較髙的抑煙性,是理想的阻燃材料。例如把聚己內酯矽酸鹽納米塑料和未填充的聚己內酯放在火中30s,取出後納米塑料就停止燃燒,並保持其完整性;與此相反,未填充的聚合物則繼續燃燒,直到樣品被破壞為止。如納米尼龍6,當黏土含量為5%時,其熱釋放速率的峰值(評價材料火災安全性的關鍵因素)可以下降到50%以下。因此,國外有文獻稱這種納米塑料製造技術是塑料阻燃技術的革命。
④良好的熱穩定性。
將矽酸鹽的耐高溫性用於納米塑料,使其耐熱性和熱穩定性明顯提高。例如聚二甲基矽氧烷(PDMS)-黏土納米塑料與未填充的聚合物相比,其分解溫度大大提高,從提高到5001。由此可知,由於PDMS分解成易揮發的環狀低聚物,但納米材料的透過性很低,從而使揮發性分解物不易擴散出去,提高了塑料的熱穩定性。在聚酰亞胺——蒙脫土體係中,熱穩定性也大大提高。隨著蒙脫土含量的增加,納米塑料的熱膨脹係數顯著降低,蒙脫土含量僅4%時熱膨脹係數就下降近1/2,熱穩定性明顯增加。在納米黏土尼龍(NCH)中,產物的熱變形溫度(HDT)提高了近1倍,此時黏土含量僅5%左右,
隨著黏土含量的增加,HDT也逐漸增加。
⑤良好的導電性。
電子產品、火藥、彈藥等產品的包裝都需要進行防靜電。在防靜電塑料產品的開發研究上,利用納米級的炭黑、金屬粒子或金屬氧化物等進行填充處理,可大大提高塑料的導電性,且使溫度對納米塑料導電性的影響變小。

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