2021年納米復(fù)合材料的探索及應(yīng)用

1、納米復(fù)合材料的探索及應(yīng)用 摘要：納米顆粒在塑料中的應(yīng)用潛力很大，因?yàn)橹灰砑雍苌倭考{米填料就可起到添加大量的其它助劑更好的作用。最近的數(shù)百篇有關(guān)納米材料的論文表明，在改善塑料的機(jī)械性能、阻隔性能、阻燃性能和導(dǎo)電性能方面，納米材料的研究和應(yīng)用取得了令人興奮的進(jìn)展。 關(guān)鍵詞：納米復(fù)合材料；納米粘土；碳納米管；納米石墨片；阻隔性；阻燃性 TQ323.6文獻(xiàn)識別碼A 納米復(fù)合材料的發(fā)展還處于成 _，據(jù)預(yù)測，在未來幾十年內(nèi)，它們將被證明是改變塑料工業(yè)面貌的最強(qiáng)有力的事物。只要通過熔融共混或原位聚合在聚合物中添加的納米顆粒，復(fù)合材料的熱機(jī)械性能、阻隔性能和阻燃性能將會得到戲劇性的提高。在提高耐熱性、尺寸穩(wěn)

2、定性、導(dǎo)電性方面，它們也能超越普通填料和纖維填料。 納米尺度的增強(qiáng)塑料在汽車和包裝業(yè)已經(jīng)市場化，盡管利潤不是太高，發(fā)展速度也比預(yù)期的慢。但是就像熱心的研究人員和商業(yè)界人土在最近發(fā)表的多篇論文所指出的，納米復(fù)合材料的發(fā)展步伐將大大加快1-3。 美國商業(yè)通訊有限公司（）的市場指出，在年，世界市場上的聚合物納米復(fù)合材料的總產(chǎn)量為二千四百五十萬鎊，價值九千余萬美元。還指出，納米復(fù)合材料的市場年增長率將會達(dá)到.，到年產(chǎn)值將會達(dá)到兩億多美元。 在研究 _和實(shí)際應(yīng)用中處于領(lǐng)先地位的納米填料是納米粘土、納米滑石、碳納米管和石墨片。但是其它如合成粘土、多面體低聚硅倍半氧烷(POSS)、以及像亞麻和苧麻之類的天然

3、纖維也在被積極地 _。 最常用的納米填料 目前最受人們 _并率先投入商業(yè)應(yīng)用的兩類納米填料是納米粘土和碳納米管。這兩種納米填料必須進(jìn)行化學(xué)處理來改變其表面性質(zhì)，以促進(jìn)填料在樹脂中的均勻分散，改善填料和樹脂的相容性，這樣才有可能達(dá)到最佳的改性效果。這兩種納米填料能顯著地改善塑料的結(jié)構(gòu)、熱性能、阻隔性和阻燃性。碳納米管還能提高塑料的導(dǎo)電性。 到目前為止，由于 _低，納米粘土顯示出了最強(qiáng)的商業(yè)競爭能力，它的 _為2.25-3.25美元/鎊，可以被廣泛地用于熱塑性聚烯烴、絳綸、聚苯乙烯和尼龍等。 研發(fā)和應(yīng)用最多的是蒙脫土（一種層狀硅鋁酸鹽），它的單個片層直徑約微米，厚度約納米。美國國內(nèi)兩家主要的生產(chǎn)商

4、是Nanomer公司和南方粘土產(chǎn)品公司。這兩家公司和樹脂與改性劑供應(yīng)商、復(fù)合材料生產(chǎn)商、汽車零部件生產(chǎn)商和包裝公司聯(lián)合進(jìn)行研究 _，相關(guān)研究成果都申請了專利,不少研究成果在商業(yè)上取得了成功。 通用汽車公司已經(jīng)率先將納米復(fù)合材料用于汽車上。通用汽車公司宣布在款GMC旅行車和ChevroletAstro客貨兩用車車體外的腳踏板上使用了納米復(fù)合材料。在和款車型上也使用了納米復(fù)合材料部件。稍后，通用汽車公司在它的體積最大的車型，款的ChevroletImpala汽車的車體兩側(cè)使用了聚丙烯粘土納米復(fù)合材料。這種復(fù)合物是由密執(zhí)根州Warren市的通用汽車公司研發(fā)中心與Basell北美公司、南方粘土產(chǎn)品公司

5、聯(lián)合 _的。 最新的應(yīng)用是在20xx款的GMHummerH2汽車上。這種車車箱底的中心大梁、方向盤和車尾的保險杠上用了大約7鎊重模塑成型的彩色納米復(fù)合材料部件。這種材料是Basell公司研發(fā)的熱塑性聚烯烴/納米粘土復(fù)合材料。 納米粘土能提高塑料的力學(xué)強(qiáng)度，而碳納米管則能賦予塑料以導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。碳納米管的商業(yè)潛力受到它的高 _的制約，其 _高達(dá)100美元/克，它的聚合物母料在市場上可以美元鎊左右的 _購得。但從上世紀(jì)九十年代未以來，美國生產(chǎn)的幾乎每一輛汽車中都使用了碳納米管，典型的應(yīng)用是將碳納米管與尼龍混合以改進(jìn)燃料系統(tǒng)的抗靜電性能。含碳納米管的防靜電復(fù)合材料也能用于保護(hù)計(jì)算機(jī)的讀寫頭。 碳納米管包括單層和多層結(jié)構(gòu)兩種類型。前者的外徑通常是1-2納米，后者的外徑通常是8-12納米。他們的長度在10-100微米之間，至少有1000：1的長徑比。碳納米管的拉伸強(qiáng)度是不銹鋼的50倍，導(dǎo)熱性是銅的5倍。與炭黑、金屬粉之類的傳統(tǒng)填料相比，碳納米管在增加塑料的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性方面的能力強(qiáng)很多倍。 美國國內(nèi)的碳納米管供應(yīng)商主要有HyperionCatalysis公司和后來的Zyvex公司。這兩個供應(yīng)商提供的碳納米管聚合物母料通常含15-20的碳納米管。 一種不同但有關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品是Pyro