应用纳 (微) 米技术的先进高分子材料（一）

HEATS

　　近年来，以纳米复合高分子材料为代表，纳(微)米粉体在高分子材料的改性、高性能化、功能化的研究开发十分兴旺，并有一些成果在不同程度上实现了产业化，有力地推动了高分子材料科学的发展，提升了传统高分子材料的水平。

$ k$ d' [- \: D( N! N* s/ H' S# d

　　1.纳(微)米科技在高分子材料中的应用

4 r. d8 T5 v' j

　　1.1.纳(微)粉体材料的制备

( o& ]6 A# u( R) w- F& n 1 |# N/ K( k0 C% s: D1 H+ J

　　粉碎

% x2 u% u3 J2 R$ R% |4 R- C 0 ]/ G" R" |& M1 i- K" b9 F

　　将块状物质经过机械粉碎，达到极小尺寸，可得到一部分纳米尺度的物理形态，但在更多情形下是只能得到微米级形态的物质。

! o6 O P. F& r7 y; l' D

　　机械粉碎方法历史悠久，有许多传统的设备可资利用，如运用机械振动原理的振动磨、雷滚磨，运用球磨原理的球磨、搅拌磨、砂磨，运用物质自撞击动能原理的气流磨、水流磨等。通过熔体喷雾法制备纳(微)粉体材料，也可归为粉碎制备方法。

1 L, E0 P& `5 n+ r) A ) M# J1 V' P% [( n1 Q

　　还有一种将化学和物理手段结合使用的方法，例如将自然或人工的化学过程形成的原生纳米结构物质，经过物理粉碎分离提纯后，再通过化学过程，将原生纳米结构有效分散，得到纳米复合材料，如插层聚合法。

4 a, c" p# x" |& M% d4 [; F# p; ?

　　合成

) K5 }: x. N1 t& d! F

　　通过合成技术获得纳米尺度的物质是目前广泛使用的纳米材料制备方法。溶胶-凝胶法是合成纳米物质的最常见方法。近年来，通过合成技术制备纳米物质的方法研究推陈出新，例如水热法、超重力沉淀法等，为纳米粉体的开发生产拓开了新路。

`5 [, u2 Q B0 D

　　1.2.纳(微)粉体在聚合物中的分散和复合a

　　纳米固体材料由于粒径小，易于形成团聚体，在制备聚合物/无机纳米复合材料时，为了便于纳米粒子分散和增加纳米粒子与聚合物间的界面结合力，需要对纳米级材料进行表面改性。

: i) r) [8 _: p* R. L9 a

　　1.2.1.纳(微)粉体的表面处理技术

- P& W- v: F0 V- y/ ]1 ^ 0 {) B5 N6 O- v3 e

　　表面覆盖处理

3 _8 g4 ~$ E$ o8 Q0 V" \' P

　　将表面改性剂覆盖于粒子表面，改善粒子表面与聚合物界面的结合力。分散剂可以改善填料在聚合物基体中的分散状况，但它不能使填料粒子与基体很好的结合，因此常常需要加入一定量的偶联剂。常用的改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸，有机硅等。为了使粒子不团聚，可将改性剂溶解于适当的溶剂中，再与纳米粉体混合，研磨或超声分散。

+ ]/ Z! h& A+ I0 ^, N0 j

　　目前除了小分子偶联剂，大分子偶联剂也得到了研究和应用。例如用马来酸酐与PE接枝共聚，使PE分子链上接上极性基团，在复合材料中作为大分子偶联剂进行包覆。从结构上看，高分子偶联剂有两亲分子结构，但它的亲油链端长度较普通偶联剂长，与聚烯烃树脂的相容性更好。

0 |0 h' l C. p% c+ w8 X 7 q" _" _; F$ C( ~( B5 O

　　机械化学处理

! O; @. d* L' t0 e9 W) Y3 h! O8 Z

　　用粉碎、磨擦等方法提高粒子表面活性，使分子晶格发生位移，内能增大，表面原子一遇见其它原子很快结合，与其他物质发生反应、附着，使得表面改性。

- \: M* F: I; `- B' i 1 e. V' f, ~* P# t$ s

　　外膜层改性处理

　　在粒子的表面均匀包覆一层其他物质的膜，使粒子表面性质发生变化。按照处理剂的不同，将其分为无机包膜、有机包膜、高分子包膜以及复合包膜等。

P7 z" h/ ~* O* j $ U7 a' Z3 I/ R+ n1 E$ i