超細粉體在聚合物中的應用研究綜述

王婷婷

（貴州工業(yè)職業(yè)技術學院化學與材料工程學院，貴州貴陽 550009）

超細粉體在聚合物中的應用研究綜述

王婷婷

（貴州工業(yè)職業(yè)技術學院化學與材料工程學院，貴州貴陽 550009）

介紹了超細粉體劃分和特點，重點闡述了納米CaCO3、黏土納米復合材料、納米TiO2在聚合物改性研究中發(fā)揮的作用。

超細粉體；納米CaCO3；黏土納米復合材料；納米TiO2；聚合物改性

1 前言

20世紀80年代，超細粉逐漸發(fā)展成為國家研究的重點。各行業(yè)由于使用超細粉和制備方法不同，目前較為一致合理的劃分是：

1）細粉體的粒徑為10～45μm；2）微粉體的粒徑為1～10μm；

3）亞μm粉體的粒徑為0.1～1μm；4）納米粉體的粒徑為0.001-0.1μm。

超細材料，其表面電子學和晶體結構發(fā)生變化，導致塊狀材料無表面效應，小尺寸效應，量子效應和宏觀量子隧道效應，使超細粉末和常規(guī)顆粒材料成為一系列優(yōu)異的物理化學性質。超細粉具有許多獨特的特點，主要表現(xiàn)如下：表面光滑，熔點低，磁性強，活性好，光吸收良好，導熱性好，這些性能使納米材料在光、電、磁等方面表現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的特性.因而廣泛應用于電子信息、化工、冶金、輕T、醫(yī)學和食品等領域[1]。

2 超細粉體在聚合物中的應用研究進展

超細粉體應用在聚合物中可起到良好的效果，如可改善聚合物的加工性能，可提高制品的力學性能，光學性能，電學性能，耐老化性，親水性等。下面對這方面的研究進展介紹。

2.1 納米CaCO3

徐偉平等[2]發(fā)現(xiàn)具有極性表面的納米CaCO3顆粒，通過研究納米CaCO3增強的硬化HDPE復合材料，對非極性HDPE沒有表面處理具有一定的預期效果。與超細CaCO3填充的HDPE復合材料相比，納米CaCO3填充的HDPE復合材料具有更好的力學性能和可加工性。通過合適的納米CaCO3表面處理，改善了HDPE/CaCO3納米復合材料的沖擊強度和斷裂伸長率，提高了復合材料的綜合力學性能。胡圣飛等[3]研究了納米級CaCO3和PVC/SBS共混物。結果表明，納米尺度的CaCO3顆?？梢蕴岣唔g性和伸長率，而輕質CaCO3只能提高PVC/SBS的沖擊強度，材料的拉伸強度和伸長率明顯降低。熊傳溪等[4]制備了TPS/A12O3復合材料，發(fā)現(xiàn)半徑小于0.5μm的超細填充沖擊強度，拉伸強度提高2倍和3倍，而超過5μm的Al2O3對PS無增益，增韌效果。

2.2 黏土納米復合材料

舒中俊等[5]研究發(fā)現(xiàn)與純尼龍相比，尼龍6/黏土納米復合材料的拉伸強度和模量提高了70～90℃。當黏土含量為3%（w）時，復合材料的熱分解溫度為449℃，比純HIPS高30℃。王勝杰等[6]用81%（w）的蒙脫石硅橡膠/蒙脫石納米復合材料等效于或高于目前使用昂貴的二氧化硅填充硅橡膠，熱性能和熱穩(wěn)定性均有明顯改善，熱分解溫度為433℃，明顯高于硅膠381℃。

2.3 納米TiO2

李良訓等[7]結果表明，PP的拉伸強度不200小時UV照射之后加入納米粒子是50%以上，并且在添加納米二氧化鈦和SiO2作為添加劑的復合材料的耐沖擊性被添加到超過1的聚丙烯復合損失/3：照射700h時，抗拉強度損失88.38%，沖擊損失近50%，無實用價值。添加納米顆粒后，耐老化性大大提高。此外，不同類型的納米顆粒具有不同的效果，納米TiO2效應優(yōu)于納米SiO2。陶國良等[8]研究了納米二氧化鈦填充PP復合材料的力學性能和抗老化性能。結果表明，在添加1%～2%的納米的TiO2可以顯著提高PP的沖擊強度，從1%至4%對復合材料的拉伸強度并增加納米少量的影響很小納米質量分數(shù)TiO2可以大大提高PP的抗紫外線老化性能，這表明納米TiO2具有很強的紫外線吸收能力，可以提高材料的耐候性，從而提高戶外產(chǎn)品的使用壽命。

王庭慰等[9]（PS /二乙烯基苯）共聚物與TiO2，粒徑為10nm，表明基體樹脂的耐熱性明顯提高，介電常數(shù)隨著Ti含量的增加而增加，介電損耗因子也增加，但是電介質的頻率沒有顯著變化，并滿足了該材料基本上是微波通訊材料的要求。汪信等[10]制備了具有高耐沖擊聚苯乙烯（HIPS），它是用納米TiO2獲得的。發(fā)現(xiàn)當TiO2的含量僅為1%時，缺口沖擊強度，拉伸強度和熱量使得HIPS再循環(huán)材料重復使用，具有顯著的經(jīng)濟效益。張金竹等[11]通過高分子分散劑預處理了納米TiO2的表面，生產(chǎn)了高性能的HIPS/TiO2納米復合材料。實驗結果表明，當TiO2含量為2%時，材料的缺口沖擊強度，拉伸強度和彈性模量最大，材料的硬度，耐熱性和阻燃性隨TiO2含量的增加而增加。

有資料表明，納米TiO2由于具有優(yōu)良的光催化性能而具有很好殺菌效果。徐瑞芬等[12]I報道，采用銳鈦礦型納米TiO2，經(jīng)表面包覆處理，添加于PE等樹脂中。制成的抗菌塑料，具備長效廣譜的抗菌效果，安全穩(wěn)定，實施方便，在凈化環(huán)境方面具有廣闊的應用前景。

雙馬來酰亞胺（BMI）是用于制造高性能復合材料的重要基礎樹脂，在航空領域具有廣泛的應用，但大多數(shù)雙馬來酰亞胺單體具有高熔點和固化溫度，固化樹脂的交聯(lián)密度大且脆。通過用橡膠，熱塑性樹脂或邁克爾加成共聚進行摩擦改性。然而，這些方法的常見缺點是樹脂廢物的耐熱性。

3 結語

超細粉體的研究在國內外都廣泛開展，目前國內外研究聚合物/無機復合體系的重點多集中在用納米級CaCO3以及納米蒙脫土等改性聚合物上，研究得比較深入和成熟，也比較成功。而其他類型的超細粒子研究得比較少，有些仍處于實驗探索階段。納米TiO2超細粉體由于具有優(yōu)異的光活性和親水性等特性，國內外學者開展了廣泛的研究。相信在不久的將來會出現(xiàn)更多的超微粉體研究出現(xiàn)。

[1] 方永廣，梁志成，彭會清，等.超細粉體材料的制備技術現(xiàn)狀及應用形勢[J].化工礦物與加工，2005，（03）：34.

[2] 徐偉平，黃銳，蔡碧華，等.納米級CaCO3填充HDPE復合材料的研制[J].中國塑料，1998，12（6）：30-34.

[3] 胡圣飛，彭少賢，應繼儒，等.高強度聚氯乙烯共混材料研制[J].工程塑料應用，2000，28（2）：1-5.

[4] 熊傳溪，聞荻江，皮正杰.超微細體，增韌增強聚苯乙烯的研究[J].高分子材料科學與工程，1994，10（4）：69.

[5] 舒中俊，劉曉輝，漆宗能.聚合物/黏土納米復合材料研究[J].中國塑料，2000，（1）：30-34.

[6] 王勝杰，李強，漆宗能，等。硅橡膠/蒙脫土復合材料的制備、結構與性能[J].高分子學報，1998，（2）：149.

[7] 李良訓，姚琨，聶偉.納米材料對聚丙烯抗老化影響及其機理研究[J].金山油化纖，2001，（1）：17-20.

[8] 陶國良，侯寅，任明.納米TiO2/EP復合材料的研究[J].塑料工業(yè)，2002，（1）：23-24.

[9] 王庭慰，陳逸范，郭勇.高頻低損耗PS/TJO：復合材料介電性能研究[J].工程塑料應用，1997，（3）：50-52.

[10] 汪信，陸路德，涂忠亮，等.納米TiO：填充改性HIPS廢料的研究[J].工程塑料應用，2000，（9）：8-10.

[11] 張金柱，汪信，陸路德，等.納米TiO2對HIPS高性能化的改性研究[J].南京理工大學學報（自然科學版），2001，（6）：78-81.

[12] 徐瑞芬，許秀艷，付國柱.納米二氧化鈦在抗菌塑料中的應用性能研究[J].塑料，2002，31（3）：26-29.

[13] 徐群華，孟衛(wèi)，楊緒杰，等.納米二氧化鈦增強增韌不飽和聚酯樹脂的研究[J].高分子材料科學與工程，2001，17（2）：158-160.

Review of Application of Ultrafine Powders in Polymers

Wang Ting-ting

the classification and characteristics of ultrafine powder were introduced，and the role of nano CaCO3，clay nanocomposites and nano TiO2in polymer modification was emphasized

ultrafine powder；nano CaCO3；clay nanocomposites；nano TiO2；polymer modification

TQ630.4

A

1003-6490（2017）12-0254-02

2017-11-01

王婷婷（1982—），女，貴州貴陽人，講師，主要從事化學方面教學工作。