納米技術在高分子材料改性中的應用

李小朋

河南中噴天潤實業有限公司 河南商丘 476900

1 納米技術概述

1.1 納米技術定義

納米一詞相信大家都不陌生，作為一種長度單位，主要是宏觀與微觀世界中大小與長度的衡量單位。而納米技術是指在納米量級范圍內，對分子或者原子進行加工和操縱的技術。該技術是利用單個原子或者分子來制造物質的技術，利用納米科學研制新材料、新器件、新工藝方法。納米技術也被稱之為毫微技術，這種技術具有較強的學科交叉性，研究的領域和內容也十分廣泛，在材料備制、計算機、醫學、航空等領域都有涉足。

1.2 納米技術特性

正如人們所知，在材料領悟中納米是最先進、最有價值的材料之一。納米粒子存在于原子簇和宏觀物體之間，顆粒半徑在0.5-5nm之間，表面和界面效應較強。由于人的眼睛只能辨別微米級別的粒子，因此通過眼睛人類無法看到納米粒子。現階段，納米材料在航空、生物、陶瓷等行業被廣泛的應用。根據之前論述，可以看出納米技術即具備一定的物理特征也具備一定的化學特征。

當代科學技術的快速發展，為納米技術的發展創造了一定的條件，促進了納米技術的升級和優化，因此，現階段納米技術的物理性質和化學性質也在原有的基礎上不斷的增加。而將納米技術應用在高分子材料性能改善中，可以有效的提高高分子材料的使用性能[1]。

2 納米技術在高分子材料改性中的應用原理

自從納米技術在國際NST會議上正式提出以來，納米技術在各個領域內被廣泛的應用，并收獲了大眾一致認可。在我國社會發展的過程中，經濟水平得到了大幅度提升，現代工業建設的發展也得到了國家和社會的大力支持，與此同時工業企業需要的高分子材料的數量在不斷的增加，對高分子材料的性能要求也在不斷的上升。因此，將納米技術應用到高分子材料改性中是工業生產發展的必然趨勢。研究發現，將不同材料類型的納米粒子應用到高分子材料中時存在差異性，而納米粒子的表面和體積以及宏觀粒子隧道效應會影響高分子材料改性的效果。在高分子材料發生改性的實際過程中，無論是納米粒子還是高分子粒子都會發生一定的物理反應，使高分子鏈中的作用力得到轉換。當納米粒子和高分子材料發生化學反應時，納米粒子表面會聚集一定數量的原子，這時就會發生隧道效應，使納米粒子出現活性位置以促進化學鍵的建立，進而改善高分子材料的性能。在將納米技術應用到高分子材料改性中時，需要技術人員嚴格把控納米粒子的直徑，通過調整納米粒子直徑的大小可以獲取到更加優質的產品，此外納米技術在高分子材料性能的優化和升級中也具有一定的積極作用[2]。

3 納米技術在高分子材料改性中的應用

3.1 納米技術在塑料改性工作中的應用

在塑料高分子材料中應用納米技術可以使塑料的性能得到增強，同時還能夠使塑料具有全新的性能。首先，應用納米技術對塑料進行改性，可以使塑料的致密感得到增強。其次，制造薄膜塑料時還可以提高薄膜的透明度，使薄膜的韌性和強度得到進一步優化。然后，納米技術還可以使塑料的抗老化能力得到提高。納米二氧化硅和二氧化鈦混合后與塑料進行有機融合后可以吸收大量的紫外線，有效的延緩塑料出現老化問題。最后，在塑料改性中應用納米技術還可以使塑料實現功能化方向發展。例如：抗菌能力高的納米粒子可以增強塑料的抗菌能力，納米氧化鋅可以提高塑料的抗靜電能力。

以納米技術在塑料管材中的應用為例進行詳細說明。利用納米碳酸鈣對塑料管材進行填充時，可以通過設相應的對比實現來驗證。實驗結果表明：在聚氯乙烯塑料制品中，加入2%-5%的納米碳酸鈣可以提高塑料制品的剛性、耐內壓性能和抗低溫沖擊性能。除此之外，納米氧化鋁粉對塑料管材的改性也有一定積極作用。在礦用瓦斯抽放管中加入適量的氧化鋁粉，可以降低聚氯乙烯塑料制品的無焰燃燒時間，使產品抗外力沖擊能力得到有效的提高。最后，實驗的數據顯示：加入4%的納米碳酸鈣可以使PP制品的拉伸強度提升20%。

3.2 納米技術在橡膠改性工作中的應用

眾所周知，在高分子材料中橡膠是重要的組成部分，并且橡膠在各個領域中都得到了廣泛的應用。在將納米技術應用到橡膠改性工作中，可以通過添加碳黑納米粒子使橡膠的強度和耐磨性得到有效的增強。但在這一過程中，需要相關技術人員對納米碳黑粒子的尺寸進行嚴格把控，研究表明納米碳黑粒子的尺寸與橡膠的耐磨性成反比例關系，也就是說粒子尺寸越大橡膠耐磨性越差。其次，納米技術可以提高橡膠的色澤，當使用納米碳黑粒子生產橡膠時，橡膠的顏色是黑色，但利用納米技術可以將黑色的橡膠改變成其他顏色。最后，納米氧化硅可以與橡膠結合形成立體網狀結構，進而可以提高橡膠的韌性和彈性，同時還能夠提高橡膠的抗老化能力[3]。

此外，納米二氧化硅可以提高紫外線的反射率。實驗研究表明：納米二氧化硅可以使波長小于499nm紫外線的反射率增加到70%-80%，具有一定屏蔽紫外光的作用。

3.3 納米技術在化學纖維改性工作中的應用

將納米技術應用到化學纖維改性工作中，可以使化學纖維的各種性能都得到改善和優化。首先，通過添加二氧化鈦可以使化學纖維的抗紫外線能力得到提高。日常生活中人們使用的遮陽傘就是應用了該項納米技術。其次，添加納米氧化鋅和二氧化硅可以使化學纖維具有除臭和凈化的作用。然后，添加納米氧化鋅可以使化學纖維具有防紫外線和抵御細菌的功能。最后，將金屬類納米粒子添加到化學纖維中，可以使化學纖維有效的規避靜電。

4 結語

綜上所示，納米技術是當下非常先進的科學技術，并且研究價值較高。從本文的論述中可以看出當下納米技術在高分子材料改性工作中發揮了關鍵性的作用，可以有效地推動高分子材料改性技術的發展和進步。希望隨著納米技術的不斷成熟，可以在更多的領域中發揮重要作用。