納米復(fù)合材料的應(yīng)用課件

第六章

納米復(fù)合材料的應(yīng)用ξ1概述以研究分子機(jī)械而著稱的美國風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)宰貝克斯公司的一項(xiàng)預(yù)測(cè)認(rèn)為，納米技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)經(jīng)歷以下五個(gè)階段1發(fā)展重點(diǎn)是要準(zhǔn)確地控制原子數(shù)量在100個(gè)以下的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)。這需要使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)／制造技術(shù)和現(xiàn)有工廠的設(shè)備和超精密電子裝置。這個(gè)階段的市場規(guī)模約為5億美元。在這個(gè)階段，納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)和納米復(fù)合材料的制造將達(dá)到實(shí)用化水平。其中包括從有機(jī)碳酸鈣中制取的有機(jī)納米材料，其強(qiáng)度將達(dá)到無機(jī)單晶材料的3000倍。該階段的市場規(guī)模在50億至200億美元之間。2生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)4納米計(jì)算機(jī)將在第四個(gè)階段中得以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)階段的市場規(guī)模將達(dá)到2000億至1萬億美元。5科學(xué)家們將研制出能夠制造動(dòng)力源與程序自律化的元件和裝置市場規(guī)模將高達(dá)6萬億美元宰貝克斯公司認(rèn)為，雖然納米技術(shù)每個(gè)階段到來的時(shí)間有很大的不確定性，難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，但在2010年之前，納米技術(shù)有可能發(fā)展到第三個(gè)階段，超越“量子效應(yīng)障礙”的技術(shù)將達(dá)到實(shí)用化水平。ξ2

納米復(fù)合材料的性質(zhì)納米復(fù)合材料具有無機(jī)材料的性質(zhì)、納米粒子的性質(zhì)和聚合物材料的性質(zhì)，因而具有其他材料所不具備的特別性質(zhì)。納米復(fù)合材料的性質(zhì)催化性能高強(qiáng)度、高韌性電磁性光學(xué)特性智敏性納米微粒在提高復(fù)合材料強(qiáng)度下，對(duì)增韌機(jī)理的解釋：由于無機(jī)剛性粒子不會(huì)產(chǎn)生大的伸長變形，在大的拉應(yīng)力作用下，基體和填料會(huì)在納米微粒的界面首先產(chǎn)生界面脫粘，形成空穴，聚合物分子鏈纖維化，其局部區(qū)域可產(chǎn)生屈服提前現(xiàn)象。應(yīng)力集中產(chǎn)生屈服和界面脫粘都需要消耗更多的能量，這就是無機(jī)剛性粒子的增韌作用。

眾多的研究表明，只有超細(xì)的無機(jī)填料才能對(duì)塑料基體有效增韌，因?yàn)樾×Ｗ拥臒o機(jī)粒子表面缺陷多，非配對(duì)原子多，比表面積大，與聚合物發(fā)生物理化學(xué)結(jié)合的作用能強(qiáng)，粒子與基體間的界面粘結(jié)可承受更大的載荷，從而達(dá)到既增強(qiáng)又增韌的目的。利用納米粒子的電學(xué)性質(zhì)，使納米復(fù)合材料具有導(dǎo)電性，而在納米材料良好的分散狀態(tài)下，少量的納米材料就能發(fā)揮巨大的性能。例：抗靜電材料納米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半導(dǎo)體特性的氧化物粒子制成具有良好靜電屏蔽的涂料；化纖制品中加入金屬納米粒子可以解決其靜電問題，提高安全性。

人體釋放的紅外線大約在4～6微米的中紅外頻段，如果不對(duì)這個(gè)頻道的紅外線進(jìn)行屏蔽，就很容易被中紅外探測(cè)器所發(fā)現(xiàn)。將能夠吸收紅外線的納米材料填充到纖維中做成屏蔽服，降低被探測(cè)性。這類納米粒子是納米Al2O3、納米TiO2、納米SiO2、納米Fe2O3的復(fù)合粉。對(duì)人體中紅外線的吸收作用，也可以用來做保暖內(nèi)衣(2)軍事隱身材料軍事上的探測(cè)器主要有雷達(dá)和紅外探測(cè)器等。以納米金屬碳化物TiC等為填充物合成納米復(fù)合材料，用于制造隱身材料在隱身技術(shù)上占有重要地位。在飛機(jī)外表涂上上述納米材料，則可實(shí)現(xiàn)隱身效果。(3)其它的光學(xué)性質(zhì)

TiO2、WO3、CdS納米粒子/聚苯胺構(gòu)成光致變色體系，用于光記錄。

TiO2納米粒子/聚對(duì)苯乙炔制備固體高聚物激光二極管等。納米復(fù)合材料的納米粒子對(duì)環(huán)境具有很強(qiáng)的敏感性，可以用在敏感材料。環(huán)境溫度、氣氛、光、濕度等的變化不僅引起粒子電學(xué)、光學(xué)等行為的變化，而且納米粒子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，引起粒子協(xié)同效能的變化，因此可以利用納米粒子制成敏感度高的各種類型的傳感器。⑤納米復(fù)合材料智敏性ξ3

應(yīng)用聚合物基納米復(fù)合材料の應(yīng)用納米復(fù)合塑料納米復(fù)合阻燃材料納米復(fù)合催化劑納米復(fù)合橡膠納米復(fù)合涂料納米復(fù)合纖維納米復(fù)合生物材料納米材料對(duì)塑料的復(fù)合效果納米復(fù)合塑料分類熱塑性納米復(fù)合塑料的成型工藝是納米填充物與熱塑性樹脂混合、擠出、成型，由于納米材料的團(tuán)聚特性，納米相材料的彼此結(jié)合力大，普通的塑料擠出機(jī)，即使是雙螺桿擠出機(jī)也很難使整體的復(fù)合材料達(dá)到無機(jī)相納米級(jí)的分散程度。因此，納米復(fù)合材料的發(fā)展，不僅要發(fā)展材料的品種，更要發(fā)展納米復(fù)合材料的加工工藝。熱塑性納米復(fù)合塑料粘土對(duì)聚丙烯的改性聚丙烯與3種有機(jī)粘土復(fù)合形成的插層復(fù)合材料

如上表所示，添加0.5%～4%改性蒙脫土的聚丙烯，其抗沖擊性能已經(jīng)大幅提高，同時(shí)彈性模量和強(qiáng)度也明顯提高。上表說明，聚丙烯粘土復(fù)合材料的力學(xué)性能主要取決于粘土的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)證明蒙脫土和云母雖然沒有明顯的層間距擴(kuò)大現(xiàn)象，它們的片層具有較高的硬度，對(duì)復(fù)合材料性能的提高具有較大的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，如果蒙脫土和云母的片層發(fā)生剝離，對(duì)聚丙烯的力學(xué)性質(zhì)將會(huì)有更大的貢獻(xiàn)。填充改性聚丙烯對(duì)填充型聚丙烯納米復(fù)合材料來講，納米粉體對(duì)聚丙烯的分散能力是獲得復(fù)合材料高性能的關(guān)鍵因素。要對(duì)填充的納米粉體材料進(jìn)行表面改性，以增強(qiáng)納米粉體材料在聚丙烯基體中的分散能力，提高納米粉體與聚丙烯基體的親和性。納米CaCO3粉體填充聚丙烯時(shí)，以鈦酸酯偶聯(lián)劑出來納米CaCO3，與聚丙烯混合在雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，然后注射成型。

通過拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、差熱分析、結(jié)晶速率等實(shí)驗(yàn)參數(shù)的測(cè)定，結(jié)果表明，由于CaCO3在聚丙烯基體中納米CaCO3的聚集體大小是130nm左右，這種納米聚集體雖然對(duì)聚丙烯的拉伸強(qiáng)度影響不大，但對(duì)沖擊強(qiáng)度影響較大，在低溫時(shí)增韌效果更好。納米CaCO3含量為3%～5%時(shí)，沖擊強(qiáng)度提高了20%，熔融熱晗測(cè)試表明，這個(gè)區(qū)間的熔融熱晗數(shù)值較低。環(huán)氧樹脂是從環(huán)氧化合物衍生而來的低聚物或聚合物，通過各種與環(huán)氧基反應(yīng)的交聯(lián)劑的固化作用形成體型材料。環(huán)氧樹脂基體材料強(qiáng)度高、耐水性耐堿性好、固化收縮率低，具有優(yōu)良的機(jī)械、電氣、化學(xué)、粘接性能，被廣泛應(yīng)用于粘合劑、涂料、復(fù)合材料等方面。環(huán)氧樹脂基納米復(fù)合材料的制備方法主要有：溶液混合法、插層法。熱固性納米復(fù)合材料（環(huán)氧樹脂）溶液混合法溶液混合法就是將表面改性的納米粉體填充于環(huán)氧樹脂中，借助機(jī)械攪拌或者超聲分散，促使納米粉體分散均勻。在隨后的固化劑作用下，固化成型得到復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂的室溫粘度較大，一般在高于室溫30～60℃下進(jìn)行混合分散，以有利于納米粉體在環(huán)氧樹脂中分散均勻。

填充型復(fù)合材料具有良好的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。通過溶液共混法，用超聲波分散納米SiO2，以甲基四氫苯酐為固化劑，制備了E-44環(huán)氧樹脂/SiO2復(fù)合材料，其力學(xué)性能如右表所示。

從表中看出，在一定范圍內(nèi)，隨著納米SiO2用量的增加，所得到的復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率逐漸增加，當(dāng)納米SiO2含量為3%時(shí)，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料比純E-44環(huán)氧樹脂的沖擊強(qiáng)度提高了124%，拉伸強(qiáng)度提高了30%，斷裂伸長率提高了18%。以上的數(shù)據(jù)是只有保證納米SiO2在E-44環(huán)氧樹脂中以納米級(jí)分散狀態(tài)，才有既增強(qiáng)又增韌的效果，否則納米粉體發(fā)生聚集，形成宏觀聚集體，容易在環(huán)氧樹脂基體內(nèi)造成缺陷，使復(fù)合材料失去上述效果。插層法插層法制備環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料就是將環(huán)氧樹脂與有機(jī)粘土混合、加熱攪拌，利用粘土層間的空隙，環(huán)氧樹脂分子鏈插入到片層間，將粘土間距擴(kuò)大。在固化劑作用下，環(huán)氧樹脂固化成型，化學(xué)反應(yīng)熱進(jìn)一步促使粘土層間距擴(kuò)大，形成環(huán)氧樹脂插層型或剝離型納米復(fù)合材料。

目前，對(duì)環(huán)氧樹脂插層復(fù)合材料的性能研究主要限于力學(xué)性能和熱性能，研究結(jié)果表明，少量粘土的加入使材料的這些性能得到不同程度的提高，但效果一般不如粘土改性熱塑性塑料那么突出。環(huán)氧樹脂插層復(fù)合材料的熱力學(xué)性能研究表明：復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)降低，熱畸變溫度提高。這為開發(fā)研究工程型環(huán)氧樹脂插層復(fù)合材料提高了可能。功能性納米復(fù)合塑料抗菌塑料是指塑料本身具有抗菌性，可以在一定時(shí)間內(nèi)將沾污在塑料上的細(xì)菌殺死并抑制細(xì)菌生長。在歐美一些發(fā)達(dá)國家，人們?cè)缫言陔娫挋C(jī)聽筒、電腦鍵盤、公交車的扶手等器具上或多或少地使用了抗菌塑料，目前抗菌塑料已開始用于大型家電、通訊器材、汽車制造等方面。

塑料能抗菌，是因?yàn)樵谄渖a(chǎn)過程中添加了抗菌劑。用這種方法抗菌劑的用量大，使成本提高。為了降低成本，可將顆粒極細(xì)的抗菌劑制成噴霧液，噴涂于塑料模具表面，在成型過程中抗菌劑滲入塑料制品的表面，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，使抗菌劑與塑料制品結(jié)合起來。

抗菌劑分類有機(jī)抗菌劑有機(jī)抗菌劑以有機(jī)酸、酚、醇為主要成分，殺菌力強(qiáng)，即效性好，但加工中會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，在塑料中易遷移，耐熱性差。天然和高分子類抗菌劑天然和高分子類抗菌劑也由于耐熱性差、加工困難等因素未在塑料中形成大規(guī)模應(yīng)用。這些抗菌劑與無機(jī)類抗菌劑復(fù)合使用，可以結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，既具有有機(jī)類的即效性、持續(xù)性，又具有無機(jī)抗菌劑的安全性和耐久性。無機(jī)類抗菌劑無機(jī)類抗菌劑是將銀、銅、鋅等本身具有抗菌能力的金屬或金屬離子負(fù)載于無機(jī)物載體上，通過載體的緩釋來實(shí)現(xiàn)抗菌。其載體主要是沸石、二氧化鈦、磷酸鋯、硅膠等。由于銀離子的毒性很小，抗菌能力強(qiáng)，而且在人體內(nèi)難于積累，因此目前已經(jīng)商品化，銀系抗菌劑成為應(yīng)用最為廣泛的抗菌劑。納米技術(shù)改性無機(jī)抗菌劑從發(fā)展前景來看，采用納米技術(shù)改性的無機(jī)抗菌劑最為人們所青睞。這類抗菌劑由于粒徑超細(xì)，增加了與細(xì)菌的接觸面積，同時(shí)可穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，破壞細(xì)胞合成酶的活性，使細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡。因此，功能性納米無機(jī)抗菌劑具有極其優(yōu)異的抗菌效率，且安全無毒、時(shí)效長、緩釋效果好，具有普通銀系抗菌劑所不能比擬的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。近年來，采用納米半導(dǎo)體粒子的光催化效應(yīng)殺菌的技術(shù)有所進(jìn)展。這種抗菌劑的最大特點(diǎn)在于不但能將細(xì)菌殺死，而且能夠?qū)⒂袡C(jī)物徹底降解，從而避免了“白色污染”。在納米技術(shù)的開發(fā)上，導(dǎo)電塑料可能是最佳材料。目前，導(dǎo)電塑料的發(fā)明人之一、美國物理學(xué)家馬克迪爾米德教授正在著手研究導(dǎo)電塑料與納米技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用。即將傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料與導(dǎo)電纖維靜電編織起來，制造出納米級(jí)纖維和納米電子線路。眾所周知，人的頭發(fā)直徑是5萬納米，而馬克迪爾米德教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在研制的納米材料聚苯胺纖維的直徑僅為100納米，這是目前世界上最細(xì)的纖維，僅有頭發(fā)絲直徑的1/500。6.3納米復(fù)合阻燃材料

阻燃塑料是指具有一定阻燃性能的塑料。在開發(fā)的阻燃型納米復(fù)合材料中主要有阻燃聚酰胺類和聚乙烯類。近年來，世界各國對(duì)聚酰胺和聚乙烯品種進(jìn)行了大量的改性工作，隨著性能的改進(jìn)，其用途也越來越廣。

阻燃型聚酰胺材料應(yīng)用比例

聚乙烯特別是超高分子量聚乙烯是一種具有優(yōu)異的耐磨性和抗沖擊性、卓越的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性、優(yōu)良的抗應(yīng)力龜裂性和耐疲勞性。但耐燃性差，近幾年為擴(kuò)大超高分子量聚乙烯應(yīng)用范圍，阻燃型聚乙烯材料發(fā)展強(qiáng)勁。阻燃材料實(shí)現(xiàn)的途徑：使用添加型阻燃劑使用反應(yīng)型阻燃劑①使用添加型阻燃劑通過機(jī)械混合的方法，將阻燃劑加入到聚酰胺中，使其獲得阻燃性能，這是目前目前獲得材料阻燃性的主要方法。②使用反應(yīng)型阻燃劑阻燃劑作為一種反應(yīng)單體參加反應(yīng)，并結(jié)合到聚合物的主鏈或側(cè)鏈中，是聚酰胺本身含有阻燃成分。其特點(diǎn)是穩(wěn)定性好，毒性小，阻燃性長久，但合成工藝復(fù)雜，具體操作難度大，在實(shí)際應(yīng)用中不如①普遍。阻燃聚合物材料的發(fā)展方向①高效阻燃材料少用或不用含鹵阻燃劑，代之以磷、氮阻燃劑和氧化物系列、氫氧化物系列阻燃劑。②復(fù)合阻燃材料將多種阻燃劑復(fù)配，發(fā)揮阻燃劑間的協(xié)同作用，達(dá)到降低阻燃劑用量，提高阻燃性能的目的。③納米復(fù)合阻燃材料將傳統(tǒng)的無機(jī)阻燃劑納米化，以納米級(jí)Sb2O3為載體，經(jīng)表面改性可制成高效的阻燃劑，其氧指數(shù)是普通阻燃劑的數(shù)倍。另一種納米復(fù)合阻燃材料是插層復(fù)合塑料，以粘土通過改性聚酰胺，賦予聚酰胺強(qiáng)勁的阻燃性能。插層型復(fù)合材料有可能成為新一代阻燃高分子材料，重點(diǎn)發(fā)展的是聚酰胺（尼龍）插層粘土所得的納米復(fù)合阻燃劑。

粘土含量為2%和5%的粘土/尼龍6納米復(fù)合材料的熱釋放速率峰值比尼龍6分別下降32%和63%，熱釋放速率平均值可降低35%～50%，這兩項(xiàng)值得降低，表明材料阻燃性的提高。納米分散的粘土復(fù)合材料的阻燃性欲宏觀分散的復(fù)合材料不同，其機(jī)理可能是：由于聚合物基體與蒙脫土片層的良好結(jié)合，通過控制納米硅酸鹽片層的平面取向，納米塑料制品表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性和氣體阻隔性。這種結(jié)構(gòu)是良好的絕緣體和傳質(zhì)屏障，可減緩聚合物分解所生成的揮發(fā)性產(chǎn)物的溢出。阻燃性能等級(jí)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定指標(biāo)阻燃1級(jí)（織物）GB/T5454GB/T5455

GB/T8627GB/T20285a）氧指數(shù)≥32.0b）損毀長度≤150mm，續(xù)燃時(shí)間≤5s，陰燃時(shí)間≤5sc）燃燒滴落物未引起脫脂棉燃燒或陰燃；d）煙密度等級(jí)（SDR）≤15e)產(chǎn)煙毒性等級(jí)不低于ZA2級(jí)阻燃2級(jí)（織物）GB/T5455

GB/T20285a）

損毀長度≤200mm，續(xù)燃時(shí)間≤15s，陰燃時(shí)間≤15sb）

燃燒滴落物未引起脫脂棉燃燒或陰燃c）

產(chǎn)煙毒性等級(jí)不低于ZA3級(jí)

注：氧指數(shù)試驗(yàn)熔融織物除外。阻燃性能等級(jí)產(chǎn)品類別依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定指標(biāo)阻燃1級(jí)(塑料/橡膠)電器類阻燃塑料/橡膠制品音頻、視頻制品（外殼）GB/T16172GB/T11020GB/T8627a）

熱釋放速率峰值≤150kW/m2

b）

FV0級(jí)c）

煙密度等級(jí)（SDR）≤75信息技術(shù)設(shè)備（外殼）GB/T16172GB4943GB/T8627a）

熱釋放速率峰值≤150kW/m2

b）

V-0級(jí)c）

煙密度等級(jí)（SDR）≤75家電外殼、電器附件及管道GB/T16172GB/T2408GB/T8627a）熱釋放速率峰值≤150kW/m2

b）FV-0級(jí)c）煙密度等級(jí)（SDR）≤75阻燃2級(jí)(塑料/橡膠)電器類阻燃塑料/橡膠制品音頻、視頻制品（外殼）GB/T11020FV1級(jí)信息技術(shù)設(shè)備（外殼）GB4943V-1級(jí)家電外殼、電器附件及管道GB/T2408FV-1級(jí)注：熱釋放速率試驗(yàn)的輻射熱流為：50kW/m2。阻燃性能等級(jí)

產(chǎn)品類別依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定指標(biāo)阻燃1級(jí)(泡沫塑料)

阻燃泡沫塑料

GB/T16172GB/T8333

GB/T8627GB/T20285a）熱釋放速率峰值≤250kW/m2

b）平均燃燒時(shí)間≤30s平均燃燒高度≤250mmc）煙密度等級(jí)（SDR）≤75d）產(chǎn)煙毒性等級(jí)不低于ZA2級(jí)阻燃2級(jí)(泡沫塑料)阻燃泡沫塑料

GB/T8333

GB/T20285a）平均燃燒時(shí)間≤30s平均燃燒高度≤250mmb）產(chǎn)煙毒性等級(jí)不低于ZA3級(jí)注：熱釋放速率試驗(yàn)的輻射熱流為：50kW/m2。6.4納米復(fù)合橡膠

納米復(fù)合橡膠的制造方法主要有那么粉體材料對(duì)橡膠體的填充法、橡膠體對(duì)粘土的插層法、原位形成納米相的溶膠-凝膠法等。具有商業(yè)趨勢(shì)的是前2種。1.填充法利用高分散性納米粉體材料與橡膠混合，在普通混煉機(jī)上進(jìn)行混煉，只有能夠到達(dá)納米級(jí)分散，就能達(dá)到納米粉體對(duì)橡膠的增強(qiáng)作用。常用的納米粉體：SiO2、ZnO、CaCO3、TiO2等。

還有一種納米丙烯酸金屬鹽作為填充材料。以丙烯酸金屬鹽復(fù)合橡膠制備納米復(fù)合橡膠，是填充法中很重要的一個(gè)方面。丁腈橡膠中填充30份甲基丙烯酸鋅，其硫化膠拉伸強(qiáng)度可達(dá)55Mpa左右，這是除短纖維復(fù)合橡膠之外最高的橡膠強(qiáng)度。丙烯酸金屬鹽對(duì)橡膠的增強(qiáng)作用是一般助交聯(lián)劑所不具備的。目前，在橡膠交聯(lián)過程中，丙烯酸金屬鹽在橡膠基質(zhì)中能夠原位生成納米粒子（聚丙烯酸金屬鹽），從而對(duì)橡膠產(chǎn)生優(yōu)異的納米增強(qiáng)效果。甲基丙烯酸鋅

納米粒子的生成過程：甲基丙烯酸鋅在過氧化物的作用下，一方面發(fā)生自聚，形成納米級(jí)聚甲基丙烯酸鋅粒子。在自聚同時(shí)，與橡膠大分子產(chǎn)生接枝和交聯(lián)。

TEM觀察表明，丁腈橡膠中聚甲基丙烯酸鋅的原生粒子直徑為2nm，它們聚集成十幾到幾十納米的聚集體。原生粒子極小的直徑和與橡膠大分子間的化學(xué)鍵合是丙烯酸金屬鹽對(duì)橡膠起增強(qiáng)作用的主要原因。

丙烯酸金屬鹽與橡膠有一定的相容性，可產(chǎn)生增塑作用，且其初始粒徑為微米級(jí)，因而復(fù)合材料的加工性能較好。由于極性和交聯(lián)密度的提高，納米丙烯酸金屬鹽填充的橡膠具有比較優(yōu)異的耐油性和耐熱性。在特種橡膠制品領(lǐng)域，其綜合優(yōu)勢(shì)是炭黑和白炭黑所無法比擬的。2.插層法插層法有2種形式：①橡膠前驅(qū)體的插層聚合這種方法能夠克服橡膠的分子鏈段相互作用對(duì)粘土插層所產(chǎn)生的障礙，例如苯乙烯、丁二烯對(duì)粘土插層、原位自由基聚合，就能得到丁苯橡膠/粘土納米復(fù)合材料。雖然這種方式能夠保證納米級(jí)的分散，但距工業(yè)實(shí)施還有很多工作要做。②橡膠彈性體乳液插層聚合物乳液插層時(shí)已經(jīng)講過3.溶膠-凝膠法在純橡膠硫化膠中以浸泡法滲透進(jìn)納米粒子前驅(qū)體，在一定條件下進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)，反應(yīng)后減壓干燥，即可得到基質(zhì)為硫化膠、分散質(zhì)為原位生成的納米相無機(jī)粒子的復(fù)合橡膠。溶膠－凝膠技術(shù)的前驅(qū)體：TiO2ZrO2Al2O3ZnO四丁基鈦酸酯

烷氧基鋁

丙氧化鋅

正丙氧基鋯4.納米復(fù)合橡膠的性能（加工性能）納米微粒的引入，橡膠的加工性能有所改變。插層復(fù)合橡膠在塑煉時(shí)，包輥性能好，膠料塑性好，混亂時(shí)間短，具有良好的塑煉加工性能。溫度對(duì)復(fù)合材料的粘度影響不大，特別是高剪切速率時(shí)，粘度幾乎沒有變化，因此，不會(huì)因溫度的變化而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。在相同的條件下，粘土復(fù)合橡膠的擠出性能比炭黑填充橡膠要好，制品擠出膨脹比小，制品外觀光滑。5.納米復(fù)合橡膠應(yīng)用在橡膠行業(yè)，通常都是加入炭黑來提高制品的強(qiáng)度、耐磨度和抗老化性。因一直找不到合適的材料替代炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑和抗老化劑，所以過去研究出來的非炭黑補(bǔ)強(qiáng)的橡膠制品的強(qiáng)度、抗老化性比較差。

納米材料的一個(gè)主要特性就是超常規(guī)物性，應(yīng)用納米材料與橡膠復(fù)合，開發(fā)出新一代高性能橡膠制品，如納米ZnO作為橡膠的無機(jī)活性劑，應(yīng)用到橡膠鞋底生產(chǎn)，用量不僅比普通ZnO少1/3，而且耐高溫、耐老化在橡膠原料中加入少量納米SiO2，鞋底的韌性、強(qiáng)度、伸長率、抗折性、耐高溫、耐老化等性能大大超出原料。

6.5納米復(fù)合涂料利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)涂料產(chǎn)業(yè)是迅速提高涂料質(zhì)量、更新涂料品種的重要手段，用納米結(jié)合傳統(tǒng)涂料制造納米復(fù)合涂料是涂料發(fā)展的重要方向。納米復(fù)合涂料就是將納米粉體用于涂料中所得到的一類具有抗輻射、耐老化與剝離強(qiáng)度高或具有某些特殊功能的涂料。1.納米復(fù)合涂料分類：納米改性涂料利用納米粒子的某些功能對(duì)現(xiàn)有涂料進(jìn)行改性，提高涂料的性能。納米結(jié)構(gòu)涂料完全由納米粒子組成的納米涂層材料。這是新發(fā)展的功能性涂料，主要限于軍事隱形涂料、抗靜電涂料、抗菌涂料

國內(nèi)外對(duì)功能型納米復(fù)合涂料的應(yīng)用性研究十分活躍，已有商品化產(chǎn)品出售，所生產(chǎn)的涂料大多作為特種涂料或高附加值的高檔涂料。我國生產(chǎn)納米粉體的企業(yè)不少，但是真正研究開發(fā)成功的并不多，尚未獲得實(shí)踐應(yīng)用。2.比較有名的幾個(gè)涂料企業(yè)哈爾濱鑫科納米科技發(fā)展有限公司將納米鈦與樹脂化合后生成的多種全新涂料，具有多種同類產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)越性。

首先是耐腐蝕，用其涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸泡10年不壞，是目前海洋船體防腐蝕涂料中最具發(fā)展前景的。其次，涂層的硬度和耐磨性顯著提高，它還有神奇的自修復(fù)能力，可作為金屬、非金屬材料通用的修補(bǔ)劑。南京化工大學(xué)與河海納米科技公司合作開發(fā)了納米內(nèi)墻涂料。①持久釋放負(fù)離子，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的功能；②可吸收空氣中異味（如室內(nèi)裝修后的甲醛、煙味）③凈化空氣，具有抗菌、防霉、輻射遠(yuǎn)紅外及保健功能。納美公司是注冊(cè)于中關(guān)村高科技園區(qū)的新技術(shù)企業(yè)。該公司生產(chǎn)的納米系列涂料已大量應(yīng)用于北京住宅區(qū)的外墻粉刷，效果良好。在首體改造工程中，使用納米涂料1700t，涂刷6萬m2。3.功能性涂料實(shí)例抗菌抗污涂料有人做了一種涂料，里邊無機(jī)納米粉體對(duì)微生物細(xì)胞具有很強(qiáng)的庫侖力，銀離子對(duì)牢固吸附的細(xì)胞具有強(qiáng)穿透力，銀離子能夠穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，破壞細(xì)胞合成酶的活性，細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡。試驗(yàn)表明，涂料對(duì)白色念珠菌抑菌率達(dá)100%，故這種涂料具有凈化居住環(huán)境的能力。納米抗靜電涂料為了改善靜電屏蔽涂料的性能，誕生了納米抗靜電涂料，這種涂料具有良好的靜電屏蔽效果。所應(yīng)用的納米微粒有Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物在常溫下具有比常規(guī)的氧化物更高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽的作用。同時(shí)，納米粒子的顏色不同，生產(chǎn)的涂料的顏色也可不同，避免單一的顏色。其它種類涂料防紫外線涂料、建筑涂料、激光涂料等等。6.6納米復(fù)合纖維將納米材料應(yīng)用于合成纖維中，就變成合成纖維。合成纖維中納米粉體的尺寸并不取決于初級(jí)粒子的大小，而是取決于納米粉體在纖維中的分散能力。一般情況下，將納米粉體做成母料，然后與紡絲原液混合紡絲。應(yīng)用遠(yuǎn)紅外絲可染丙綸（聚丙烯）纖維防紫外線纖維抗菌纖維增強(qiáng)纖維保暖衣增加可染性衣服面料6.7納米復(fù)合生物材料

自然界生物的很多器官本身就是天然的高分子納米復(fù)合材料，在生物體上認(rèn)識(shí)天然的納米復(fù)合材料和利用人工合成的納米復(fù)合材料，是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。生物材料要求必須具有良好的生物相容性、可吸收性、無毒和無蓄積性。它是以醫(yī)用為目的，用于和活體組織接觸，且具有功能的無生命材料。生物材料包括金屬材料、無機(jī)材料和有機(jī)材料3大類。

應(yīng)用納米技術(shù)制成的納米金屬和納米生物材料具有許多令人驚奇的特性。如納米金屬毒性低，其傳感特性和彈性模量可接近正常的天然生物組織，可使細(xì)胞在其表面生長，并具