納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用

李小朋

河南中噴天潤實(shí)業(yè)有限公司 河南商丘 476900

1 納米技術(shù)概述

1.1 納米技術(shù)定義

納米一詞相信大家都不陌生，作為一種長度單位，主要是宏觀與微觀世界中大小與長度的衡量單位。而納米技術(shù)是指在納米量級范圍內(nèi)，對分子或者原子進(jìn)行加工和操縱的技術(shù)。該技術(shù)是利用單個(gè)原子或者分子來制造物質(zhì)的技術(shù)，利用納米科學(xué)研制新材料、新器件、新工藝方法。納米技術(shù)也被稱之為毫微技術(shù)，這種技術(shù)具有較強(qiáng)的學(xué)科交叉性，研究的領(lǐng)域和內(nèi)容也十分廣泛，在材料備制、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)、航空等領(lǐng)域都有涉足。

1.2 納米技術(shù)特性

正如人們所知，在材料領(lǐng)悟中納米是最先進(jìn)、最有價(jià)值的材料之一。納米粒子存在于原子簇和宏觀物體之間，顆粒半徑在0.5-5nm之間，表面和界面效應(yīng)較強(qiáng)。由于人的眼睛只能辨別微米級別的粒子，因此通過眼睛人類無法看到納米粒子。現(xiàn)階段，納米材料在航空、生物、陶瓷等行業(yè)被廣泛的應(yīng)用。根據(jù)之前論述，可以看出納米技術(shù)即具備一定的物理特征也具備一定的化學(xué)特征。

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為納米技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了一定的條件，促進(jìn)了納米技術(shù)的升級和優(yōu)化，因此，現(xiàn)階段納米技術(shù)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也在原有的基礎(chǔ)上不斷的增加。而將納米技術(shù)應(yīng)用在高分子材料性能改善中，可以有效的提高高分子材料的使用性能[1]。

2 納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用原理

自從納米技術(shù)在國際NST會(huì)議上正式提出以來，納米技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛的應(yīng)用，并收獲了大眾一致認(rèn)可。在我國社會(huì)發(fā)展的過程中，經(jīng)濟(jì)水平得到了大幅度提升，現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的發(fā)展也得到了國家和社會(huì)的大力支持，與此同時(shí)工業(yè)企業(yè)需要的高分子材料的數(shù)量在不斷的增加，對高分子材料的性能要求也在不斷的上升。因此，將納米技術(shù)應(yīng)用到高分子材料改性中是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，將不同材料類型的納米粒子應(yīng)用到高分子材料中時(shí)存在差異性，而納米粒子的表面和體積以及宏觀粒子隧道效應(yīng)會(huì)影響高分子材料改性的效果。在高分子材料發(fā)生改性的實(shí)際過程中，無論是納米粒子還是高分子粒子都會(huì)發(fā)生一定的物理反應(yīng)，使高分子鏈中的作用力得到轉(zhuǎn)換。當(dāng)納米粒子和高分子材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，納米粒子表面會(huì)聚集一定數(shù)量的原子，這時(shí)就會(huì)發(fā)生隧道效應(yīng)，使納米粒子出現(xiàn)活性位置以促進(jìn)化學(xué)鍵的建立，進(jìn)而改善高分子材料的性能。在將納米技術(shù)應(yīng)用到高分子材料改性中時(shí)，需要技術(shù)人員嚴(yán)格把控納米粒子的直徑，通過調(diào)整納米粒子直徑的大小可以獲取到更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，此外納米技術(shù)在高分子材料性能的優(yōu)化和升級中也具有一定的積極作用[2]。

3 納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用

3.1 納米技術(shù)在塑料改性工作中的應(yīng)用

在塑料高分子材料中應(yīng)用納米技術(shù)可以使塑料的性能得到增強(qiáng)，同時(shí)還能夠使塑料具有全新的性能。首先，應(yīng)用納米技術(shù)對塑料進(jìn)行改性，可以使塑料的致密感得到增強(qiáng)。其次，制造薄膜塑料時(shí)還可以提高薄膜的透明度，使薄膜的韌性和強(qiáng)度得到進(jìn)一步優(yōu)化。然后，納米技術(shù)還可以使塑料的抗老化能力得到提高。納米二氧化硅和二氧化鈦混合后與塑料進(jìn)行有機(jī)融合后可以吸收大量的紫外線，有效的延緩塑料出現(xiàn)老化問題。最后，在塑料改性中應(yīng)用納米技術(shù)還可以使塑料實(shí)現(xiàn)功能化方向發(fā)展。例如：抗菌能力高的納米粒子可以增強(qiáng)塑料的抗菌能力，納米氧化鋅可以提高塑料的抗靜電能力。

以納米技術(shù)在塑料管材中的應(yīng)用為例進(jìn)行詳細(xì)說明。利用納米碳酸鈣對塑料管材進(jìn)行填充時(shí)，可以通過設(shè)相應(yīng)的對比實(shí)現(xiàn)來驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在聚氯乙烯塑料制品中，加入2%-5%的納米碳酸鈣可以提高塑料制品的剛性、耐內(nèi)壓性能和抗低溫沖擊性能。除此之外，納米氧化鋁粉對塑料管材的改性也有一定積極作用。在礦用瓦斯抽放管中加入適量的氧化鋁粉，可以降低聚氯乙烯塑料制品的無焰燃燒時(shí)間，使產(chǎn)品抗外力沖擊能力得到有效的提高。最后，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)顯示：加入4%的納米碳酸鈣可以使PP制品的拉伸強(qiáng)度提升20%。

3.2 納米技術(shù)在橡膠改性工作中的應(yīng)用

眾所周知，在高分子材料中橡膠是重要的組成部分，并且橡膠在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。在將納米技術(shù)應(yīng)用到橡膠改性工作中，可以通過添加碳黑納米粒子使橡膠的強(qiáng)度和耐磨性得到有效的增強(qiáng)。但在這一過程中，需要相關(guān)技術(shù)人員對納米碳黑粒子的尺寸進(jìn)行嚴(yán)格把控，研究表明納米碳黑粒子的尺寸與橡膠的耐磨性成反比例關(guān)系，也就是說粒子尺寸越大橡膠耐磨性越差。其次，納米技術(shù)可以提高橡膠的色澤，當(dāng)使用納米碳黑粒子生產(chǎn)橡膠時(shí)，橡膠的顏色是黑色，但利用納米技術(shù)可以將黑色的橡膠改變成其他顏色。最后，納米氧化硅可以與橡膠結(jié)合形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可以提高橡膠的韌性和彈性，同時(shí)還能夠提高橡膠的抗老化能力[3]。

此外，納米二氧化硅可以提高紫外線的反射率。實(shí)驗(yàn)研究表明：納米二氧化硅可以使波長小于499nm紫外線的反射率增加到70%-80%，具有一定屏蔽紫外光的作用。

3.3 納米技術(shù)在化學(xué)纖維改性工作中的應(yīng)用

將納米技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)纖維改性工作中，可以使化學(xué)纖維的各種性能都得到改善和優(yōu)化。首先，通過添加二氧化鈦可以使化學(xué)纖維的抗紫外線能力得到提高。日常生活中人們使用的遮陽傘就是應(yīng)用了該項(xiàng)納米技術(shù)。其次，添加納米氧化鋅和二氧化硅可以使化學(xué)纖維具有除臭和凈化的作用。然后，添加納米氧化鋅可以使化學(xué)纖維具有防紫外線和抵御細(xì)菌的功能。最后，將金屬類納米粒子添加到化學(xué)纖維中，可以使化學(xué)纖維有效的規(guī)避靜電。

4 結(jié)語

綜上所示，納米技術(shù)是當(dāng)下非常先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并且研究價(jià)值較高。從本文的論述中可以看出當(dāng)下納米技術(shù)在高分子材料改性工作中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用，可以有效地推動(dòng)高分子材料改性技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。希望隨著納米技術(shù)的不斷成熟，可以在更多的領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。