納米科學(xué)技術(shù)在高分子材料領(lǐng)域的現(xiàn)狀探析

蔡文倩 樊海濤

【摘 要】科技的不斷發(fā)展使得人們的生活更加便利，并且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平質(zhì)量的提升，而納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得高分子材料領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)大和更新，納米科技將高分子材料領(lǐng)域更加擴(kuò)充，在研究方面更加具有推動(dòng)作用，使得高分子材料領(lǐng)域更好地融合在人們的生產(chǎn)生活中，為人們帶來(lái)便利。對(duì)此，本文將針對(duì)納米科技的具體技術(shù)進(jìn)行闡述，探析納米科學(xué)技術(shù)在高分子材料領(lǐng)域的具體現(xiàn)狀和突破。

【關(guān)鍵詞】納米科學(xué)技術(shù);高分子材料領(lǐng)域;現(xiàn)狀分析

中圖分類號(hào)： TB383.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）25-0012-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.005

Current Situation of Nanometer Science and Technology in Polymer Material Field

CAI Wen-qian FAN Hai-tao

（Jiangsu center for patent examination cooperation， state intellectual property office， Suzhou Jiangsu 215000， China）

【Abstract】The continuous development of science and technology makes people's life more convenient， and with the development of economy and the improvement of peoples living standards， the development of nano-science and technology has continuously expanded and updated the field of polymer materials. The field is more expanded， and it is more stimulating in research， making the field of polymer materials better integrated in people's production and life， bringing convenience to people. In this regard， this article will elaborate on the specific technology of nanotechnology， and explore the specific status and breakthroughs of nanoscience and technology in the field of polymer materials.

【Key words】Nanoscience and technology; Polymer materials; Current situation analysis

0 前言

科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最終目的是為了造福人類，推動(dòng)人類的生產(chǎn)生活和進(jìn)步，而高分子材料領(lǐng)域在很多方面都是在為民生而服務(wù)。因此，納米科學(xué)技術(shù)的研發(fā)和進(jìn)展進(jìn)一步推動(dòng)了高分子材料領(lǐng)域在社會(huì)各個(gè)層面的作用，將高分子材料領(lǐng)域更好地與人們的生產(chǎn)生活以及各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)相融合，通過(guò)科學(xué)技術(shù)來(lái)推動(dòng)人們的進(jìn)一步生產(chǎn)效率提升，也為人們的生活帶來(lái)更多的便利。反之，由于科技的發(fā)明創(chuàng)造給人們帶了諸多的便利，隨著人們的生活品質(zhì)提高以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)诿裆矫娴男枨笠苍絹?lái)越大，需求也逐漸朝著個(gè)性化、精細(xì)化的方向發(fā)展，因此這一巨大的需求也在不斷推動(dòng)著科技領(lǐng)域的發(fā)展，尤其是像納米科學(xué)這樣可以大范圍應(yīng)用在生活中的技術(shù)研究更是受到人們的廣泛關(guān)注和歡迎?；诖?，納米科學(xué)技術(shù)在高分子材料領(lǐng)域中的發(fā)展情況也一直在前進(jìn)中，而本文只對(duì)目前的現(xiàn)狀進(jìn)行深入探討。

1 納米粒子的特性

納米科學(xué)技術(shù)首次亮相之后由于納米科學(xué)技術(shù)的特性一直被相關(guān)科研人員所探究，并且逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中，最終朝著高分子材料領(lǐng)域進(jìn)發(fā)。納米粒子和高分子材料一樣都具有范德華力，而范德華力也被稱為分子間作用力，顧名思義就是分子間的弱堿性電性吸引力，因此納米粒子的這一特性使得它能夠與其他高分子材料進(jìn)行物理上的影響和反應(yīng)。此外，納米粒子還可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)換高分子材料內(nèi)部分子鏈的作用力。同時(shí)，因?yàn)榧{米粒子除了擁有傳統(tǒng)材料的力學(xué)特征，還擁有一些特殊的性能從而區(qū)別于其他的材料，也便于應(yīng)用在許多方面和領(lǐng)域中。

在進(jìn)一步研究后，人們將納米粒子進(jìn)行成分劃分，納米粒子材料在成分上既可以屬于金屬材料，也可以劃分在非金屬材料中，另外，納米材料還包含了晶態(tài)、準(zhǔn)晶態(tài)以及非晶態(tài)等多種形態(tài)，因此納米材料的應(yīng)用性非常廣泛，也為它應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中打下基礎(chǔ)。在特征表現(xiàn)上，納米材料可以在力學(xué)、磁性學(xué)、廣電學(xué)、熱血以及催化學(xué)等很多方面。

2 高分子化處理無(wú)機(jī)納米顆粒

2.1 在顆粒表面吸附聚合物

在納米材料應(yīng)用上，目前當(dāng)屬無(wú)機(jī)納米顆粒的制備研發(fā)的方面進(jìn)展較為迅速，國(guó)際上也已經(jīng)形成一個(gè)初步的制備和工藝研發(fā)的系統(tǒng)，各個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)而言也比較密切。例如，在制備納米級(jí)的Ag粉時(shí)，傳統(tǒng)的方式事實(shí)上存在很大的浪費(fèi)情況，因?yàn)椴捎梦锢須庀嗾舭l(fā)或者化學(xué)的氣相沉淀方法都不是最為有效的方式，不僅生產(chǎn)的效率很低，而且原材料利用率不高，在制備時(shí)需要很高的成本。如果采用液相化學(xué)還原法則不能保證Ag粉的質(zhì)量。因此，在高分子化處理方法下，制備納米級(jí)Ag粉就更加容易而且高效了，不僅在制作方法上比較簡(jiǎn)化，而且原材料的利用率高，因此整體成本相對(duì)而言下降許多，再加上高分子材料同金屬離子所形成的配合物本身就更加容易還原，因此Ag粉的品質(zhì)也會(huì)上升很多。

2.2 利用錨固聚合改性技術(shù)

為了提高高分子材料領(lǐng)域的實(shí)用性，事實(shí)上，在固體表面進(jìn)行高聚物接枝是一個(gè)重要的研究方向，而高分子化處理無(wú)機(jī)納米顆粒中，就會(huì)將納米粒子作為核心進(jìn)行與單體粒子的聚合，主要采用的是原位聚合的方法，這樣就能夠得到一個(gè)由納米粒子和高分子材料聚合的復(fù)合顆粒。例如，可以通過(guò)在TiO2粒子的表面上吸附一層SDS，然后將MMA單體通過(guò)聚合的方法加入到吸附層中，這樣就能夠形成一個(gè)全新的粒子，而這個(gè)粒子則是以TiO2為核心，外殼則是PMMA，這樣的新型粒子就能夠進(jìn)行改性，得到其他的性質(zhì)，而通過(guò)不同的特性就可以相應(yīng)應(yīng)用在不同的領(lǐng)域和研發(fā)中。

2.3 制備環(huán)節(jié)高分子化處理

在制備納米粒子時(shí)，也經(jīng)常會(huì)使用溶膠-凝膠的方式，然而，這種方式存在一些問(wèn)題，溶膠粒子和它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要形態(tài)會(huì)受到顆粒之間的作用力的影響而產(chǎn)生不同形態(tài)效果，另外其生長(zhǎng)機(jī)制的不同也會(huì)有一定程度影響，而如果溶膠粒子以及它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不符合要求就較難進(jìn)行納米粒子制備。因此，一般而言，在制備過(guò)程中會(huì)添加高分子表面活性劑，還要在過(guò)程中加入適量的AEO，這主要是為了讓納米粒子吸附在溶膠粒子附近，并能夠讓溶膠簇團(tuán)能夠形成棒狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這樣有利于后面的疏水親脂來(lái)達(dá)到真正進(jìn)行納米粒子制備的效果。納米粒子在高分子表面活性劑的影響下，會(huì)對(duì)親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)有不同的反應(yīng)和影響，通過(guò)這一方式就可以進(jìn)行納米粒子的制備。

3 納米科學(xué)技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用

3.1 納米技術(shù)在纖維材料中的應(yīng)用

納米復(fù)合纖維材料分為廣義和狹義上的區(qū)別，從廣義上看，納米復(fù)合纖維材料就是所有的納米材料填充在纖維材料中，由此來(lái)改變纖維材料的一些特性或者提高材料的性能等;而從狹義的納米復(fù)合纖維材料上看就是所謂的納米級(jí)別的超細(xì)纖維材料。而在目前，由于將納米材料填充在纖維材料中的范圍很廣，因此應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)會(huì)更大一些，我國(guó)在廣義上的納米復(fù)合纖維研究進(jìn)展上相對(duì)而言更快一些，研究的深入性也更高一些，因此相對(duì)而言狹義上的納米級(jí)別超細(xì)纖維材料在我國(guó)的研究上會(huì)更加具有價(jià)值，因?yàn)樯娅C的人員不多，研究的程度也還不深。

納米技術(shù)在纖維材料上的應(yīng)用已經(jīng)延伸到許多的領(lǐng)域中了，例如有一些工廠和研發(fā)部門在納米復(fù)合纖維材料的研究基礎(chǔ)上又朝著抗菌的方向發(fā)展，使得這些納米復(fù)合纖維材料的抗菌性要比普通纖維材料更高，這樣能夠讓這些材料應(yīng)用于一些需要抵抗細(xì)菌和污染情況較嚴(yán)重的領(lǐng)域和地區(qū)，從而保證人員的安全等。

3.2 納米技術(shù)在橡膠材料中的應(yīng)用

納米技術(shù)應(yīng)用在橡膠材料中也是一種比較常見(jiàn)的方式，通過(guò)將納米粒子作為一種填充材料加入到橡膠基體中，從而增加了納米粉體量子效應(yīng)，而這種方式經(jīng)過(guò)研究表明，橡膠材料的性能能夠在一定程度上提高，特別是防腐蝕的能力會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)，同時(shí)橡膠材料的力學(xué)性能也能進(jìn)一步提高。而眾所周知，橡膠材料本身的表面化學(xué)性并不強(qiáng)，通過(guò)納米粒子對(duì)橡膠材料性能的補(bǔ)充，可以強(qiáng)化橡膠材料，使得橡膠材料的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓寬，在使用壽命上也能夠相對(duì)延長(zhǎng)，無(wú)論是在我國(guó)還是國(guó)際上，橡膠材料都屬于一種應(yīng)用范圍極廣的材料，這一應(yīng)用可以更好地提高各方面的應(yīng)用效率。

3.3 納米技術(shù)在塑料材料中的應(yīng)用

塑料材料是日常生活中最為常見(jiàn)的一種制作材料，在生活、生產(chǎn)上都需要廣泛應(yīng)用，并且塑料本身的特性使得這種材料經(jīng)常要作為一種抗腐蝕抗老化的防護(hù)殼應(yīng)用。而傳統(tǒng)的塑料材料制作工藝程度不高，雖然塑料本身具有抗腐蝕能力，但是還是存在不耐老化的情況，因此作為抗腐蝕材料并不能達(dá)到很好的效果。另外，塑料如果進(jìn)行廢氣或者不恰當(dāng)處理還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，因此塑料材料的研究還在不斷地進(jìn)行中。而通過(guò)目前的研究發(fā)現(xiàn)，在塑料材料中應(yīng)用納米技術(shù)，通過(guò)對(duì)塑料材料進(jìn)行納米級(jí)尺寸的超微細(xì)分散相處理，就可以形成聚合物分子納米復(fù)合型塑料，這種塑料在性能上有所提高，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝制作的塑料在使用上的一些缺陷，還可以提高抗老化的能力，延長(zhǎng)使用的壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，納米技術(shù)在高分子材料中的不斷發(fā)展使得其能夠應(yīng)用在生活、生產(chǎn)的各個(gè)方面，利用納米科學(xué)技術(shù)和高分子材料研究技術(shù)相融合，可以讓一些生活中常見(jiàn)的材料進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，從而提高其性能，為人們生活帶來(lái)更多便利。

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