納米技術在高分子材料改性中的應用

康瑜

（山東柏森化工技術檢測有限責任公司，山東東營 257000）

隨著社會經濟的迅速發展，我國現代科學技術得到了前所未有的創新，納米技術的出現為我國未來科學技術的研發指明了嶄新的方向。現階段，科研人員對納米技術不懈鉆研，已經研發出了專業性能較強的納米技術，現如今納米技術的探索已經朝著實用性能不斷發展，并更注重納米技術的實際應用效果。

1 納米技術簡述

納米技術融合了諸多現代學科知識，如物理力學、量子力學、生物工程學等，并通過電子計算機技術、微電子技術等現代科學技術得以實現，進而形成了一種嶄新的科技。納米粒子位于原子簇和宏觀物體之間的過渡位置，有數量不多的原子或分子構成的集團，顆粒半徑在0.5～5 nm的微小粒子[1]。其中，構成納米粒子的原子和電子,二者相互影響，當納米材料進行轉換反應時，普遍會呈現出一定的可操控性特征，現階段，納米技術研究工作人員已經能夠明確的納米尺度問題還較少，整體還處于初步研究階段，要想深入把握并尋求更高的經濟效益和社會效益，務必要重視納米技術在現代工業生產制造中的實際應用。隨著納米技術的迅速發展，納米材料也憑借自身納米粒子直徑小、活性較強等特征，在各行業領域中得到了廣泛的應用[2]。目前，納米材料已在現代冶金、航空以及生物工程等領域均承擔著極其關鍵的作用，但在實際應用過程中，因我國納米技術研究時間較短，還處于初步研究階段，因此其在實際應用過程中還存在著一定的難度，需要進一步進行探究和改進。隨著我國現代工業生產建設進程逐步加快，現代工業生產制造所需的塑料、橡膠以及化學纖維等高分子材料數量越來越多，對這類高分子材料的實際使用性能要求也越來越高，因此，為全面改進增強高分子材料的實際使用性能，加強納米技術在其性能改進中的有效應用至關重要。

2 納米技術的主要特征

納米粒子位于原子簇和宏觀物體之間的過渡位置，有數量不多的原子或分子構成的集團，顆粒半徑在0.5～5 nm的微小粒子，具備較強的表面和界面效應，人類眼睛可辨別的區間僅存在于微米級別，因此，人類通過眼睛無法看到納米粒子。納米粒子屬于膠體粒子大小范圍內，這也就說明材料的實際意義可以理解為，其是處于三維立體空間內部至少存在一維直徑級別的物質[4]。目前，納米材料已在現代冶金、航空、生物工程、陶瓷等領域得到了廣泛使用，依據尺寸效應，當其周期性邊緣被破壞時，納米材料會展現出光學、磁學、電學以及熱力學性能，不僅不屬于典型微觀，也不屬于典型宏觀，由此可知，納米技術不僅具備一定的物理特征，還具備一定的化學特征，隨著現代科學技術的創新發展，納米技術研發也得到了升級優化，在物理特征和化學特征的基礎上又增加了諸多其他性能。因此，在現代高分子材料實際性能改善過程中應用納米技術，能夠全面提高高分子材料的實際使用性能，有利于從整體上升級高分子材料內部結構[3]。

3 納米技術在高分子材料改性中應用的主要原理

國際NST會議上公布納米技術正式問世后，納米技術逐步在各行業領域中得到了廣泛的應用，并得到了一致認可。現階段，我國社會經濟水平大幅度提高，為了確保我國經濟長期穩定地發展，我國大力推進現代化工業建設，現代工業生產制造所需的高分子材料數量越來越多，對其實際使用性能要求也越來越高，因此，當前納米技術的實際應用研究逐步朝著高分子材料性能改進方面發展。近年來的探索發現，不同類型材料的納米粒子和相異高分子材料的作用原理存在很大的差異性，同時，不同類型材料的納米粒子和相異高分子材料應用過程中也存在一定的差異性，而經過性能改善的高分子材料呈現出的效果差別則主要受到納米粒子表面效應、體積效應以及宏觀粒子隧道效應的影響。除此之外，實際性能改進應用過程中，納米粒子和高分子材料都會發生物理反應，納米粒子可以轉換掉高分子鏈內部作用力，因為納米粒子的標準對比大分子鏈來說屬于同一量級，所以粒子與大分子鏈則會呈現出分子水平分散。而對于納米粒子與高分子材料發生的化學反應，主要因為粒子處于1～100 nm范圍內，納米粒子外表具備足夠數量的原子，因此會出現相應的隧道效應，直接讓粒子表層展現出活性位置，進而推動化學鍵的建立，有效改進高分子材料的實際使用性能[5]。但納米技術實際應用中，相關技術人員需要注意的是，使用過程務必要嚴格把控所使用的納米粒子直徑大小，并通過反復實驗來獲取性能更加突出的產品，并把納米技術運用在高分子材料性能改善的不同方面上，進而讓現代納米技術能夠在高分子材料性能優化升級中充分發揮自身的作用，以進一步推動我國高分子材料研發制造事業良好發展。

4 納米技術在高分子材料改性中的實際應用

4.1 納米技術在塑料材質性能改進中的實際應用

我國社會經濟水平和人們的物質文化生活水平不斷提高，人們對日常生活中所用的塑料產品質量和安全要求越來越高，因此，現代塑料產品生產制造過程中，生產商要重視塑料材料的整體柔韌度、強度以及質量安全，最大限度地減小其實際生產制造過程中開裂問題的出現，這就要求塑料制品生產制造企業加強提高塑料材料的實際使用性能。納米技術在塑料材質性能改進中的實際應用，既能夠從根本上提高塑料材質的使用性能，還能夠進一步挖掘塑料材質的新型使用性能[6]。實際應用過程中，由于納米粒子較小，依據這一特征能夠在不更改其性能情況下縮小塑料材質的厚度，并依據納米材料自身具備較強的聚合力，能夠從根本上提高塑料材質的整體柔韌性和使用強度，加之納米粒子整體透光性能較高，把納米技術應用在塑料材質性能的改進過程中，能夠全面提高塑料材質的透明度，進而讓高分子材料實際使用過程中可以全面滿足工業生產制造需求。與此同時，因為納米粒子具有較多的活性中心，和基體融合后性能會得到進一步的優化，不會受到外部因素的影響而出現分離，因此，納米技術在塑料材質性能改進的應用中，可以全面幫助塑料材質提高自身的增韌性，加之應力場的存在，基體會表現出微變形位置來容納能量，進而達到對外應力的分散，并傳遞出一定的沖擊力，最終實現塑料材質性能的增強。

4.2 納米技術在橡膠材質性能改進中的實際應用

我國工業化建設進程不斷加快，橡膠工業生產作為現代工業生產建設中不可或缺的組成部分，其整體橡膠生產質量不僅影響著橡膠工業企業自身發展，還會制約我國現代化工業發展建設，因此，加強提升橡膠產品的抗磨性能和實際使用強度至關重要。在橡膠材質性能改進中應用納米技術，主要應用于橡膠實際生產中，把炭黑納米材料融合在橡膠生產材料中，依據納米粒子自身量子效應以及納米顆粒直徑較小等特征，能夠全面改進橡膠原本性能，實際應用過程中，納米材料承擔著增強劑的作用在橡膠生產制造過程中進行添加，一般情況下，橡膠以黑色為主，想要生產制造出其他顏色的橡膠制品，則要變換填入的納米粒子，可以用白色納米粒子替換炭黑納米粒子，不僅能夠有效改善橡膠顏色，還能夠讓橡膠產品的顏色更加艷麗[1]。但納米技術在橡膠材質性能改進的應用過程中，相關技術人員需要注意的是，盡管利用納米技術能夠全面改進橡膠材質的實際使用性能，但實際應用的技術要求較高，如果實際應用技術達不到相應標準，不僅無法實現橡膠材質性能的改進，還會大大降低其自身具有的使用性能，因此，相關技術人員在將納米粒子融入橡膠中時，一定要嚴格把握所融入納米粒子的顆粒大小，納米粒子顆粒直徑越小，橡膠材質性能的改善效果越好，跟隨納米粒子顆粒直徑的逐步增加，橡膠材質的抗磨性能以及實際使用強度就會越來越低。

4.3 納米技術在纖維材質性能改進中的實際應用

制造功能纖維是我國化學纖維制造中不可或缺的一部分，在制造功能纖維的生產加工中應用納米技術，可以全面對化學纖維的實際使用性能進行改進升級。化學纖維材質性能改進過程中，務必要率先提高化學纖維材質的抗氧化性能，實際性能改進過程中可以加入納米二氧化鈦，讓其具備較高的紫外線防范性能，進而更好地為受眾服務，例如，實際生活中常見的太陽傘就是用這類化學纖維材料。此外，化學纖維材料在醫院、實驗室等方面應用較多，由于這類場所對化學纖維產品的抗菌能力要求較高，因此，在抗菌能力要求較高的化學纖維產品性能增強過程中，可以利用納米技術把具備抗菌能力較強的納米材料融入到纖維中，納米粒子可以憑借自身對細菌的損壞活性，可以讓生產制造出的醫院手術服、實驗室制服等的抗菌能力得到有效提高；加之，由于二氧化硅具備較強的吸附能力，把納米二氧化硅材料融入化學纖維材質的性能改進中，可以從根本上提升纖維產品的凈化水性能，而如果將其融入到聚酯化學纖維材質的性能改進中，則可以讓生產制造出的產品具備較高的除臭能力。另外，依據遠紅外線納米材料發射率較高的特點，在高分子化學纖維材質性能改進中利用這一納米技術，能夠利用吸收遠紅外線來促進血液的循環速度；而在軍用服飾、被褥等生產制造中利用這一納米技術，因為其能夠全面吸收電磁波，能夠有效增強服飾、被褥在實際使用過程中的保溫保暖性能。由此可見，在高分子化學纖維材質的性能改善中應用現代納米技術，能夠從根本上提高化學纖維產品的實際使用性能。

5 結語

隨著我國現代科學技術的創新發展，現代工業制造企業要想在市場競爭中占據有利位置，高分子材料生產過程中，材料配比研發技術人員務必要重視提高高分子材料的實際使用性能，利用納米材料自身納米粒子直徑小、活性較強等特征，在不破壞高分子材料原有性能的基礎上，增強其實際使用性能，從而為實際產品生產提供質量保障，促進我國現代高分子材料以及納米技術的創新使用。