納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用

康瑜

（山東柏森化工技術(shù)檢測有限責(zé)任公司，山東東營 257000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)得到了前所未有的創(chuàng)新，納米技術(shù)的出現(xiàn)為我國未來科學(xué)技術(shù)的研發(fā)指明了嶄新的方向?，F(xiàn)階段，科研人員對納米技術(shù)不懈鉆研，已經(jīng)研發(fā)出了專業(yè)性能較強(qiáng)的納米技術(shù)，現(xiàn)如今納米技術(shù)的探索已經(jīng)朝著實(shí)用性能不斷發(fā)展，并更注重納米技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。

1 納米技術(shù)簡述

納米技術(shù)融合了諸多現(xiàn)代學(xué)科知識，如物理力學(xué)、量子力學(xué)、生物工程學(xué)等，并通過電子計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)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(shù)量不多的原子或分子構(gòu)成的集團(tuán)，顆粒半徑在0.5～5 nm的微小粒子[1]。其中，構(gòu)成納米粒子的原子和電子,二者相互影響，當(dāng)納米材料進(jìn)行轉(zhuǎn)換反應(yīng)時，普遍會呈現(xiàn)出一定的可操控性特征，現(xiàn)階段，納米技術(shù)研究工作人員已經(jīng)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(jīng)濟(jì)效益和社會效益，務(wù)必要重視納米技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造中的實(shí)際應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，納米材料也憑借自身納米粒子直徑小、活性較強(qiáng)等特征，在各行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。目前，納米材料已在現(xiàn)代冶金、航空以及生物工程等領(lǐng)域均承擔(dān)著極其關(guān)鍵的作用，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，因我國納米技術(shù)研究時間較短，還處于初步研究階段，因此其在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在著一定的難度，需要進(jìn)一步進(jìn)行探究和改進(jìn)。隨著我國現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)進(jìn)程逐步加快，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造所需的塑料、橡膠以及化學(xué)纖維等高分子材料數(shù)量越來越多，對這類高分子材料的實(shí)際使用性能要求也越來越高，因此，為全面改進(jìn)增強(qiáng)高分子材料的實(shí)際使用性能，加強(qiáng)納米技術(shù)在其性能改進(jìn)中的有效應(yīng)用至關(guān)重要。

2 納米技術(shù)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(shù)量不多的原子或分子構(gòu)成的集團(tuán)，顆粒半徑在0.5～5 nm的微小粒子，具備較強(qiáng)的表面和界面效應(yīng)，人類眼睛可辨別的區(qū)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(nèi)，這也就說明材料的實(shí)際意義可以理解為，其是處于三維立體空間內(nèi)部至少存在一維直徑級別的物質(zhì)[4]。目前，納米材料已在現(xiàn)代冶金、航空、生物工程、陶瓷等領(lǐng)域得到了廣泛使用，依據(jù)尺寸效應(yīng)，當(dāng)其周期性邊緣被破壞時，納米材料會展現(xiàn)出光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)以及熱力學(xué)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(shù)不僅具備一定的物理特征，還具備一定的化學(xué)特征，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，納米技術(shù)研發(fā)也得到了升級優(yōu)化，在物理特征和化學(xué)特征的基礎(chǔ)上又增加了諸多其他性能。因此，在現(xiàn)代高分子材料實(shí)際性能改善過程中應(yīng)用納米技術(shù)，能夠全面提高高分子材料的實(shí)際使用性能，有利于從整體上升級高分子材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)[3]。

3 納米技術(shù)在高分子材料改性中應(yīng)用的主要原理

國際NST會議上公布納米技術(shù)正式問世后，納米技術(shù)逐步在各行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，并得到了一致認(rèn)可?，F(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟(jì)水平大幅度提高，為了確保我國經(jīng)濟(jì)長期穩(wěn)定地發(fā)展，我國大力推進(jìn)現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造所需的高分子材料數(shù)量越來越多，對其實(shí)際使用性能要求也越來越高，因此，當(dāng)前納米技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用研究逐步朝著高分子材料性能改進(jìn)方面發(fā)展。近年來的探索發(fā)現(xiàn)，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(yīng)用過程中也存在一定的差異性，而經(jīng)過性能改善的高分子材料呈現(xiàn)出的效果差別則主要受到納米粒子表面效應(yīng)、體積效應(yīng)以及宏觀粒子隧道效應(yīng)的影響。除此之外，實(shí)際性能改進(jìn)應(yīng)用過程中，納米粒子和高分子材料都會發(fā)生物理反應(yīng)，納米粒子可以轉(zhuǎn)換掉高分子鏈內(nèi)部作用力，因?yàn)榧{米粒子的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)出分子水平分散。而對于納米粒子與高分子材料發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，主要因?yàn)榱Ｗ犹幱?～100 nm范圍內(nèi)，納米粒子外表具備足夠數(shù)量的原子，因此會出現(xiàn)相應(yīng)的隧道效應(yīng)，直接讓粒子表層展現(xiàn)出活性位置，進(jìn)而推動化學(xué)鍵的建立，有效改進(jìn)高分子材料的實(shí)際使用性能[5]。但納米技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)技術(shù)人員需要注意的是，使用過程務(wù)必要嚴(yán)格把控所使用的納米粒子直徑大小，并通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)來獲取性能更加突出的產(chǎn)品，并把納米技術(shù)運(yùn)用在高分子材料性能改善的不同方面上，進(jìn)而讓現(xiàn)代納米技術(shù)能夠在高分子材料性能優(yōu)化升級中充分發(fā)揮自身的作用，以進(jìn)一步推動我國高分子材料研發(fā)制造事業(yè)良好發(fā)展。

4 納米技術(shù)在高分子材料改性中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 納米技術(shù)在塑料材質(zhì)性能改進(jìn)中的實(shí)際應(yīng)用

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

4.2 納米技術(shù)在橡膠材質(zhì)性能改進(jìn)中的實(shí)際應(yīng)用

我國工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，橡膠工業(yè)生產(chǎn)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中不可或缺的組成部分，其整體橡膠生產(chǎn)質(zhì)量不僅影響著橡膠工業(yè)企業(yè)自身發(fā)展，還會制約我國現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展建設(shè)，因此，加強(qiáng)提升橡膠產(chǎn)品的抗磨性能和實(shí)際使用強(qiáng)度至關(guān)重要。在橡膠材質(zhì)性能改進(jìn)中應(yīng)用納米技術(shù)，主要應(yīng)用于橡膠實(shí)際生產(chǎn)中，把炭黑納米材料融合在橡膠生產(chǎn)材料中，依據(jù)納米粒子自身量子效應(yīng)以及納米顆粒直徑較小等特征，能夠全面改進(jìn)橡膠原本性能，實(shí)際應(yīng)用過程中，納米材料承擔(dān)著增強(qiáng)劑的作用在橡膠生產(chǎn)制造過程中進(jìn)行添加，一般情況下，橡膠以黑色為主，想要生產(chǎn)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(chǎn)品的顏色更加艷麗[1]。但納米技術(shù)在橡膠材質(zhì)性能改進(jìn)的應(yīng)用過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要注意的是，盡管利用納米技術(shù)能夠全面改進(jìn)橡膠材質(zhì)的實(shí)際使用性能，但實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)要求較高，如果實(shí)際應(yīng)用技術(shù)達(dá)不到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，不僅無法實(shí)現(xiàn)橡膠材質(zhì)性能的改進(jìn)，還會大大降低其自身具有的使用性能，因此，相關(guān)技術(shù)人員在將納米粒子融入橡膠中時，一定要嚴(yán)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(zhì)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(zhì)的抗磨性能以及實(shí)際使用強(qiáng)度就會越來越低。

4.3 納米技術(shù)在纖維材質(zhì)性能改進(jìn)中的實(shí)際應(yīng)用

制造功能纖維是我國化學(xué)纖維制造中不可或缺的一部分，在制造功能纖維的生產(chǎn)加工中應(yīng)用納米技術(shù)，可以全面對化學(xué)纖維的實(shí)際使用性能進(jìn)行改進(jìn)升級?；瘜W(xué)纖維材質(zhì)性能改進(jìn)過程中，務(wù)必要率先提高化學(xué)纖維材質(zhì)的抗氧化性能，實(shí)際性能改進(jìn)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(jìn)而更好地為受眾服務(wù)，例如，實(shí)際生活中常見的太陽傘就是用這類化學(xué)纖維材料。此外，化學(xué)纖維材料在醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室等方面應(yīng)用較多，由于這類場所對化學(xué)纖維產(chǎn)品的抗菌能力要求較高，因此，在抗菌能力要求較高的化學(xué)纖維產(chǎn)品性能增強(qiáng)過程中，可以利用納米技術(shù)把具備抗菌能力較強(qiáng)的納米材料融入到纖維中，納米粒子可以憑借自身對細(xì)菌的損壞活性，可以讓生產(chǎn)制造出的醫(yī)院手術(shù)服、實(shí)驗(yàn)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(qiáng)的吸附能力，把納米二氧化硅材料融入化學(xué)纖維材質(zhì)的性能改進(jìn)中，可以從根本上提升纖維產(chǎn)品的凈化水性能，而如果將其融入到聚酯化學(xué)纖維材質(zhì)的性能改進(jìn)中，則可以讓生產(chǎn)制造出的產(chǎn)品具備較高的除臭能力。另外，依據(jù)遠(yuǎn)紅外線納米材料發(fā)射率較高的特點(diǎn)，在高分子化學(xué)纖維材質(zhì)性能改進(jìn)中利用這一納米技術(shù)，能夠利用吸收遠(yuǎn)紅外線來促進(jìn)血液的循環(huán)速度；而在軍用服飾、被褥等生產(chǎn)制造中利用這一納米技術(shù)，因?yàn)槠淠軌蛉嫖针姶挪ǎ軌蛴行г鰪?qiáng)服飾、被褥在實(shí)際使用過程中的保溫保暖性能。由此可見，在高分子化學(xué)纖維材質(zhì)的性能改善中應(yīng)用現(xiàn)代納米技術(shù)，能夠從根本上提高化學(xué)纖維產(chǎn)品的實(shí)際使用性能。

5 結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)制造企業(yè)要想在市場競爭中占據(jù)有利位置，高分子材料生產(chǎn)過程中，材料配比研發(fā)技術(shù)人員務(wù)必要重視提高高分子材料的實(shí)際使用性能，利用納米材料自身納米粒子直徑小、活性較強(qiáng)等特征，在不破壞高分子材料原有性能的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)其實(shí)際使用性能，從而為實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)提供質(zhì)量保障，促進(jìn)我國現(xiàn)代高分子材料以及納米技術(shù)的創(chuàng)新使用。