納米技術論壇

公司通過ＩＳＯ９００１　質量體系認証. 影響聚合物/膨潤土納米復合材料產業化的關鍵問題 一、概況 80年代中期科學家關注有機和無機材料在納米級上的復合，這促使高分子材料領域的重大變革，它已成為21世紀材料革命的重要科目，也是傳統塑料橡膠，合成樹脂工業獲得改造升級的重要途徑。所謂無機―有機納米復合材料指的是納米粒級的無機材料，以納米級尺寸分散于高分子聚合物的連續相中，形成新穎的復合材料，呈現出性能明顯改善的納米效應，依靠兩相之間很強的界面作用力而形成復合材料，它決非將無機相和有機相作簡單的混合，而是通過納米級的復合，使高分子聚合物與無機物的各自優勢得到互補。高分子材料具良好的韌性、耐腐蝕、耐水、高電熱絕緣性，加之重量輕、易加工是今日生活中不可缺少的材料，但它的明顯弱勢是：強度剛性不夠、耐熱性差、尺寸穩定性不好、易老化、易燃等，這就限制了它的應用領域。無機材料具有較好的強度、剛性、耐熱、耐老化和尺寸穩定等優點，如何將這些優點性能結合到高分子材料中，是材料學界近二十年來研究開發的重點。無機材料中天然的層狀硅酸鹽礦物受到了極大的重視，特別具膨脹性的2:1層結構的NANOLIN DK ®  蒙皂石類天然粘土礦物，例如蒙脫石，貝德石，漢克托石，斯蒂文石皂石以及3:1層結構的混層礦物累脫石等層狀粘土礦物，其中，尤以膨潤土的主要組成礦物――NANOLIN DK ®  蒙脫石為納米分散相的聚合物/粘土復合材料，已成為當今納米復合材料研究和應用的熱點，涌現出一批在五大通用塑料，五大工程塑料以及彈性材料，塗層材料等方面的應用研究成果和新的復合材料。 1987年日本豐田公司首先研製出了尼龍6/層狀硅酸鹽納米復米材料，其熱變形溫度、阻隔性能和力學性能均有明顯提高，接着又成功地制備出聚酰亞胺/蒙脫石納米復合材料，其氣體阻隔性明顯提高和線脹係數顯著降低。並已研製出了尼龍6/層狀硅酸鹽納米復合材料的汽車油箱。全球最 的合成樹脂，聚合物生產跨國公司，又都各自進行了大量的聚合物/粘土納米復合材料的研究，其中，包括納米粘土的制備方法和復合材料的加工方法等。聚合物/NANOLIN DK ®  膨潤土納米復合體，在開發新穎工程塑料、輕量化材料及包裝材料中具有寬廣的潛力。在我國此項新興的材料產業，更需要精細膨潤土加工企業與橡塑企業相互協作及時溝通、共同配合、聯合攻關以促使其早日產業化。二、研製聚合物/膨潤土納米復合材料的技術關鍵將膨潤土提純，制備成納米蒙脫石，並使這類一維的納米材料――蒙脫石均勻地分散于高分子聚合物連續相中，是整個納米復合材料制備的關鍵。要達到納米級的分散，決定于兩個因素：即納米級蒙脫石自身的易分散性和與聚合物的相容性、反應性，這是制備納米蒙脫石要解決的問題；另一重要因素是納米蒙脫合與聚合物形成復合材料的制備方法和加工條件控制，這也是加工復合材料中要解決的問題，兩者缺一不可。下面分別敘述需解決的關鍵技術：（一）優質納米級蒙脫石的制備鑒於2:1型層狀硅酸鹽礦物中的蒙脫石有很高的面/厚比，極高的比表面積和層間的可反應性。作為納米級無機分散相，均勻分布于高分子聚合物連續相中所形成具有納米效應的有機―無機復合材料，它顯示出獨特的物理化學性能。如：顯著提高聚合物膜的氣體阻隔性能；明顯改善材料的拉伸、彎曲強度和模量；提高材料的熱變形溫度和尺寸穩定性；改善聚合物的阻燃性能，更重要是使材料輕量化。欲達上述良好性能，首先要制備出優質的納米級蒙脫石。 TEL:0571-88051375/18868710978 2000年12月