納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

李澤涵

（北京化工大學(xué)，北京 100029）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，高分子材料已經(jīng)在我國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。納米技術(shù)的發(fā)展也在一定程度上推動(dòng)了高分子材料領(lǐng)域的進(jìn)步。將納米技術(shù)與高分子材料相互融合，并將其應(yīng)用到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域中，有利于提高工業(yè)生產(chǎn)效率以及改善百姓生活。目前，納米技術(shù)與高分子材料相互融合已經(jīng)給百姓的生活帶來了很強(qiáng)的便利性［1］。近些年來，人們的生活水平不斷進(jìn)步，日常生活的需求也在朝著個(gè)性化以及多樣化的方向發(fā)展，在這一背景下，如果進(jìn)一步推動(dòng)納米技術(shù)在高分子材料領(lǐng)域中的應(yīng)用成為了社會(huì)關(guān)注的一項(xiàng)問題。

1 納米粒子的特性

在納米技術(shù)亮相以后就備受國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注，目前，納米技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，在高分子材料領(lǐng)域納米技術(shù)也開始得到應(yīng)用。與高分子材料相比，納米粒子之間也存在范德華力，所謂的范德華力主要指的是分子之間的一種作用力。由于范德華力的存在，使得納米粒子與高分子材料之間可以產(chǎn)生物理上的反應(yīng)。除此之外，納米粒子之間還存在與其它材料不同的性能，這些性能的存在使得納米材料在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。通過對(duì)納米粒子進(jìn)行進(jìn)一步的研究后發(fā)現(xiàn)，納米粒子既可以屬于金屬材料，也可以屬于非金屬材料，同時(shí)，納米粒子還存在多種形式的狀態(tài)。例如，晶態(tài)、劃晶態(tài)以及非晶態(tài)等。這也是納米粒子可以得到廣泛應(yīng)用的主要原因之一。對(duì)于高分子材料的改性而言，納米粒子技術(shù)的引入，使得該領(lǐng)域得到了進(jìn)一步的發(fā)展［2］。

2 高分子化處理無機(jī)納米顆粒

2.1 在顆粒表面吸附聚合物

在納米材料的應(yīng)用方面，無機(jī)類的納米材料應(yīng)用相對(duì)較為廣泛，發(fā)展也相對(duì)較為迅速，目前，在國(guó)際上已經(jīng)基本形成了無機(jī)類納米材料的研發(fā)以及應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各個(gè)組成環(huán)節(jié)也具有十分緊密的關(guān)系。例如，在生產(chǎn)納米級(jí)別的Ag粉過程中，傳統(tǒng)的技術(shù)存在嚴(yán)重的材料浪費(fèi)問題。這說明傳統(tǒng)的物理制備方法和傳統(tǒng)的化學(xué)制備方法都存在嚴(yán)重的缺陷，都不屬于有效的制備方法，制備的成本相對(duì)較高，且效率相對(duì)較低［3］。

2.2 利用錨固聚合改性技術(shù)

為了進(jìn)一步使得高分子材料的實(shí)用性得到有效的提高，可以在高分子材料的表面接枝其它類型的材料。在高分子材料的表面接枝納米材料就是非常重要的研究?jī)?nèi)容，將納米粒子作為核心，然后與單體粒子進(jìn)行聚合，采用的主要聚合方法為原位聚合，這樣就可以得到納米粒子與高分子材料的聚合粒子。例如，可以在二氧化硅粒子的表面上增設(shè)一層SDS材料，然后通過單體聚合的方式聚合到吸附層之中，這樣就可以得到一個(gè)新的粒子。該粒子的核心為二氧化硅，粒子的外殼為PMMA，通過該種方法就可以對(duì)高分子材料進(jìn)行改性處理，使得高分子材料具備其它類型的性質(zhì)。一般來說，改性所采取的方法不同，則得到的改性后的高分子材料的性質(zhì)也將會(huì)產(chǎn)生較大的差別［4-5］。

3 納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用

3.1 在纖維材料中的應(yīng)用

目前，在纖維制造領(lǐng)域中，功能纖維材料的制備越來越重要，納米技術(shù)也可以在該領(lǐng)域中得到應(yīng)用，通過引入納米技術(shù)的方式，可以對(duì)化學(xué)纖維的各種性能進(jìn)行有效的改進(jìn)。在進(jìn)行纖維生產(chǎn)制造的過程中，可以在材料中加入一定量的二氧化鈦，進(jìn)而使得材料的抗紫外線性能得到有效的提升，纖維的壽命也可以得到一定程度的延長(zhǎng)。在另一方面，隨著纖維制造業(yè)的不斷發(fā)展，新型的纖維材料也在不斷的涌現(xiàn)，對(duì)于新型的纖維材料而言，通過引入納米粒子的方式也可以對(duì)其進(jìn)行有效的改性，例如可以在纖維中加入一定量的氧化硅，進(jìn)而可以達(dá)到除臭的目的，目前，在醫(yī)療器械領(lǐng)域已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用，同時(shí)，如果可以在材料中加入一定量的氧化鋅，則纖維的抗細(xì)菌能力將會(huì)大大提升［6］。

3.2 在橡膠材料中的應(yīng)用

橡膠也屬于一種非常重要的高分子材料，橡膠也已經(jīng)在我國(guó)各行各業(yè)中得到了成功的應(yīng)用。如果可以將炭黑納米材料融入到橡膠材料中，則可以使得橡膠的耐磨性得到提高，強(qiáng)度得到增強(qiáng)，其使用壽命也可以得到增加。但是在將炭黑納米材料融入到橡膠材料的過程中，需要對(duì)炭黑納米材料的直徑進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這主要是因?yàn)槠渲睆脚c橡膠的耐磨性之間存在明顯的反比例關(guān)系。其次，通過引入納米技術(shù)的方式，也可以使得橡膠材料的顏色發(fā)生改變，如果在橡膠中加入納米級(jí)別的炭黑材料，則橡膠的顏色將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏Ｒ话闱闆r下，在橡膠材料中加入不同的納米級(jí)著色材料，就可以使得橡膠顏色變?yōu)椴噬Ｔ诹硪环矫妫捎诩{米級(jí)別的氧化硅材料將會(huì)呈現(xiàn)出三維鏈接形態(tài)，該種形態(tài)如橡膠材料可以形成非常明顯的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)。因此，如果在橡膠材料中加入納米級(jí)的氧化硅材料，可以使得橡膠的彈性以及韌性都可以得到一定程度的提升，這是提高橡膠抗老化能力的根本措施。

4 結(jié)語

在本次研究中，首先對(duì)納米粒子進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)高分子化處理無機(jī)納米顆粒進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，最后對(duì)納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入研究。通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，高分子化處理無機(jī)納米顆粒的方法主要可以分為三種類型，分別是在顆粒表面吸附聚合物、利用錨固聚合改性技術(shù)以及制備環(huán)節(jié)高分子化處理。目前，納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用主要集中在三個(gè)領(lǐng)域，分別是纖維材料領(lǐng)域、橡膠材料領(lǐng)域以及塑料材料領(lǐng)域。