納米材料是指粒(lì)徑處(chù)於納米量級1—100 nm的材料,它是由尺寸介於原子、分子和宏觀體係(xì)之間的納(nà)米粒子所組(zǔ)成的新一代材料。由於納(nà)米(mǐ)粒子尺寸甚小(xiǎo),故具有(yǒu)獨特的量子尺(chǐ)寸效應(yīng)、表麵(miàn)效應、界麵效應(yīng)、體積(jī)效應、宏觀顯示隧道效應、小(xiǎo)尺寸效(xiào)應等。
因此,納米材料具有許(xǔ)多特點。這就導(dǎo)致由納米微粒構成的體係產生了不同於通常的大塊宏觀材料體係的許(xǔ)多特殊的性質(zhì)。納米塑料則是納米級的矽(guī)酸鹽、碳酸鈣、SiO:,TiO:,蒙脫土等均勻分散在塑料母體樹脂中的複合
材料(liào)。根(gēn)據合成樹脂不同可分類為:納米尼龍、納米聚烯烴(tīng)、納米聚酯等。納米塑料的無機(jī)納米粒子加人量較少,一般質量分數為2% ~5% ,僅為通常無(wú)機填料改性時加入量的1/10左右。
與原來母體樹脂相比,納(nà)米塑料改進和提高的性能有以下幾(jǐ)個方麵(miàn)的(de)特點:
①提高力(lì)學性能。其彎曲模量(剛性)可提高1.5—2倍;
②提高耐(nài)熱性能。其(qí)熱變形溫度可提高十多度,熱膨脹係數(shù)下降為原來的1/2;
③增加(jiā)塑料阻隔性。使材(cái)料對二氧(yǎng)化碳、氧氣的透過率降為原來1/2—1/5;
④改進材料的透明性、顏料(liào)著色(sè)性;
⑤提高材料的阻燃等級;
⑥提高材料的尺寸穩定性等。
納米塑料(liào)中最常用的納米無機材料蒙脫土(MMT),是我國富產的一類天然黏土礦物。它是一種層狀矽酸鹽,其結構:片層為納米尺(chǐ)度,包含3個亞層,在(zài)2個矽氧四麵體亞層中間夾(jiá)含一個鋁氧八麵體亞層,亞層之間(jiān)通過共用氧(yǎng)原子以共價鍵連接,結合極其牢固。蒙脫土能(néng)進一步與單體或聚合物熔體反應,在單體聚合或聚合物熔體(tǐ)混合的過(guò)程中,剝離為納米尺度的結構(gòu)片層,均勻分散(sàn)到聚合物基體(tǐ)中,從而形(xíng)成納米塑料。納米塑料中(zhōng)含蒙脫土量較少,通常質量分數僅為2% ~5% ,但其(qí)剛性、強度、耐(nài)熱性等性能與常規玻璃纖維或礦物填充增強複合材料相當,因而(ér)納米塑料的密度較低,比強度和比模量高而又不損失其抗衝擊強(qiáng)度,能夠有效地減輕製品質量。同時,由於納米粒子(zǐ)尺(chǐ)寸小於可見光波長,納米塑料具有高的光(guāng)澤和良好的透明(míng)度。值得一提的是它(tā)還賦予材(cái)料的阻燃性,因目前具有阻燃性(xìng)塑料的添加劑大多采用含鹵化合物(wù),這種含(hán)鹵素的阻燃劑在燃燒時生成的煙霧中含有腐蝕性的鹵化氫及致癌(ái)物,不符合環保的(de)要求。因此(cǐ)要求采用無鹵阻燃材料的(de)呼聲日趨高漲。若使用一般(bān)氫氧化鋁、氫氧化鎂無機(jī)阻燃劑時(shí)因添加量太大,會使材料力(lì)學性能受到較大影響(xiǎng),故采用阻燃自熄性的納米塑料是(shì)較合適的(de)選擇方案。
總之,納米複合改性已成為製備先進(jìn)包裝材料的主要途徑,其應用前景十分廣闊。