编号：SLHY00009

篇名：超级塑料“明星”实现材料质的飞跃

作者： 陈葳

关键词： 塑料

原文： 21世纪纳米技术的发展已成为人们关注的热点，我国纳米复合材料的研究在国际上占有着重要地位。作为我国聚合物／粘土纳米塑料研究的先行者－－中科院化学所漆宗能研究员在接受记者采访时指出，聚合物／粘土纳米塑料是我国最有希望实现产业化的纳米技术之一，美国的权威机构曾预言，聚合物／粘土纳米复合材料是 21世纪前几十年塑料工业的超级明星。因此，我们应抓住这一时代机遇，为我国材料工业实现质的飞跃作出贡献。 应用研究方兴未艾漆 宗能研究员介绍说，纳米塑料是指用层状硅酸盐作为分散相，利用插层聚合、熔融插层等特殊方法制备的聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料。由于层状硅酸盐主要来源于天然蒙脱土，故又称聚合物／粘土纳米复合材料。通常纳米塑料一词主要出现于工业性和商业性杂志中。蒙脱土的基本单元结构片层厚约 1nm，长宽约 100 nm ，用插层聚合等工艺所制备的纳米复合材料形成特殊的“纳米马赛克”结构，具有一般塑料所不具备的优异性能，特别是气体阻隔性的提高和熔体粘度反常下降，因此是一种全新的高技术新材料。 20世纪 80年代末，日本首先发明了两步法制备尼龙 6／蒙脱土纳米复合材料，随后美国康奈尔大学等进行了系统的理论研究，并于 1995 年成立了纳诺科（Nanocor）公司，开始聚合物／粘土纳米复合材料的工业化研究。中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室用天然粘土矿物蒙脱土作为分散相，利用插层聚合复合、熔融插层复合等方法对纳米塑料的制备进行了制备，成功地开发出了以聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、硅橡胶、聚苯胺、聚氨酯等为基料的一系列纳米塑料，并成立了北京联科纳米材料有限公司。现在，纳米 PET已在燕山石化聚酯厂成功地完成了工业化放大。 完美材料来自全新工艺 漆宗能研究员告诉记者，用普通的方法在塑料中添加纳米级粉体，由于得不到良好的均匀分散，不能形成纳米状态的聚合物，因而并不是纳米塑料，也不是纳米复合材料，只是一般的填充材料。无论从材料的制备，还是结构与性能等方面，纳米塑料均不同于一般纳米粉体填充聚合物的复合材料。在纳米复合材料中，分散相的尺寸至少在一维方向小于 100 nm 。由于利用插层复合技术能够实现有机物基体与无机物分散相在纳米尺度上的复合，纳米塑料能够将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性及耐腐蚀性完美地结合起来，因而只需添加少量的蒙脱土，便可大大提高材料的刚性、强度、耐热性等性能，能够有效地降低制品重量，方便运输。而且，由于纳米粒子尺寸小于可见光波长，纳米塑料具有高光泽度和良好的透明度。 同时，纳米塑料制品表现出良好的尺寸稳定性和气体阻隔性，一些纳米塑料还具有阻燃自熄灭性能，且加工性能优良。尤其是纳米超高分子量聚乙烯的问世，解决了超高分子量聚乙烯加工的世界性难题。 应用前景广阔 与传统的复合材料相比，纳米塑料表现出更优异的综合性能，且比传统的复合材料轻。比如，尼龙 6纳米塑料与纯尼龙 6相比，具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性、高尺寸稳定性，阻隔性能好，性能全面超过尼龙 6，并且具有良好的加工性能；与普通的玻纤增强和矿物增强尼龙 6相比，具有密度低、耐磨性好、综合性能优等特点；同时，该纳米复合材料还可进一步用于玻纤增强和普通矿物增强等改性纳米尼龙 6，其性能更加优越。再如超高分子量聚乙烯是耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑等性能均为现有塑料中最好的，但由于粘度极高，成型加工困难。中科院化学所利用层状硅酸盐片层间摩擦系数小，可减少分子链的缠结，能起到良好自润滑作用的特性，研制成功的超高分子量聚乙烯／粘土纳米复合材料，使得超高分子量聚乙烯能用普通挤出成型方法连续生产管材和异型材，并具有优良的耐磨、耐腐蚀、高强度、无毒性能。由于纳米塑料具有出色的性能、加工工艺简单和价格低廉的优点，在各种高性能管材、汽车及机械零部件、电子和电气部件等领域中有广泛的应用前景。同时，具有优异阻隔性能的纳米复合材料在食品包装材料市场上潜力也十分巨大。 长期以来，由瓶装啤酒爆裂造成消费者人身安全事故的问题一直困扰生产厂家和销售部门，而且玻璃瓶质量重造成了运输中资源的浪费。但由于啤酒中所含的蛋白质很容易发生氧化反应，无法达到长期保鲜的效果，在一般的塑料瓶中很难保存，而纳米塑料的问世解决了这一问题。现在新近研制出的纳米塑料瓶不仅具有优良的气体阻隔性和较高的光泽度，而且这种塑料强度高，耐热性好。据介绍，美国 N ano c or 公司研制出的纳米瓶装啤酒在去年已经上市，我国中科院也在这方面的研究有了重大进展。虽然目前纳米瓶装啤酒在国外市场上的价格相对较高，但从理论上讲，纳米瓶是可以回收再利用的。 漆宗能研究员介绍说，纳米塑料中的蒙脱土是我国丰产的一类天然粘土矿物，同时，插层复合技术是在传统工艺基础上的技术革新，不需要新的投资，环境友好，易工业化。因此我们应有效利用我国资源，充分抓住当前的发展机遇，不断开发出新材料，为我国的塑料以及相关工业再上一个新台阶打下坚实基础。