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如何选用无机纳米添加剂改性高性能塑料


塑料/无机物纳米复合材料(简称OINC)是以塑料为基体(连续相)、无机物以纳米尺度(小于100nm)分散于基体中的新型高分子复合材料。本文首先跟大家分享了塑料在不同的定向改性时选用何种无机纳米填料,同时也带大家简单了解一下聚合物无机纳米材料的生产方法。


1

无机纳米添加剂的选用

无机纳米粒子在塑料改性时通常是作为添加剂或填料,相比于常规添加剂,纳米添加剂在用量大幅度降低的同时,对改性塑料性能提升更加明显;以下是塑料定向改性及其相应纳米添加剂的选用合集:

1:高性能阻燃塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级矽酸盐

2:超高流动性高分子量塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级碳酸钙

3:亲水性塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级二氧化矽

4:高介电系数塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级钛酸钡

5:抗菌除臭塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级氧化鋁、纳米级氧化钛、纳米级氧化锌纳米级氧化锆

6:电磁波遮蔽塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级铁氧体、纳米级导电高分子、纳米碳管

7:半导体塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级CdS 或CdSe

8:磁性塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级磁性粉(氧化铁)

9:耐磨耗塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级氧化矽

10:导电塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级金属粉、纳米级导电高分子、纳米级氧化锌、纳米级氧化锡、纳米级碘化铜、纳米級碳粉

11:UV/IV屏蔽塑料

可选用纳米材料添加剂:纳米级氧化铝

2

聚合物/无机纳米复合材料的生产方法

1

共混法 (适用工业生产)

共混法即纳米粒子直接分散法,该方法是首先合成各种形态的纳米粒子,再通过各种方式将其与有机聚合物混合。现如今改性厂商就是通过熔融的方式进行共混,即先将表面处理过的纳米材料与聚合物混合,然后经过塑化、分散等过程,使纳米材料以纳米水平分散于聚合物基体中,达到对聚合物改性的目的,该方法的优点是与普通的聚合物共混改性相似,易于实现工业化生产。


2

溶胶凝胶法

它是在聚合物存在的前提下,即聚合物溶解于与无机前驱物(水溶性盐或油溶性醇盐)共溶的溶剂中,加入无机前驱物水解,制成溶胶。然后,在凝胶和干燥时,控制条件使其不发生相分离,形成聚合物/无机物纳米复合材料,聚合物与无机网络间既可以是简单包埋与被包埋,也可以有化学键结合的存在。此法反应条件温和,两相混合接近分子水平,材料纯度高,且高度透明。


3

插层复合法 

插层复合法是目前制备聚合物/片状、层状、针状无机物纳米复合材料的主要方法。其原理是,片层结构的无机物,如硅酸盐类、滑石、云母、粘土(高岭土、蒙脱土、泥灰石)、磷酸盐类、石墨、金属氧化物等,其片层之间的结合力比较弱,并具有一定的活性,在一定的条件下,加入有机、无机或金属有机物分子产生化学反应(即插层预处理),使其片层间距离扩大,然后将聚合物或其单体,在一定条件下插入经插层预处理后的层状无机物的片层之间,进而破坏其片层结构,将片层剥离成厚为1nm长宽约为100nm左右的层状单元微粒,并均匀地分散在聚合物基体中,以形成聚合物/无机物纳米复合材料。

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