王婷婷

（貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州貴陽 550009）

超細粉體在聚合物中的應(yīng)用研究綜述

王婷婷

（貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州貴陽 550009）

介紹了超細粉體劃分和特點，重點闡述了納米CaCO3、黏土納米復(fù)合材料、納米TiO2在聚合物改性研究中發(fā)揮的作用。

超細粉體；納米CaCO3；黏土納米復(fù)合材料；納米TiO2；聚合物改性

1 前言

20世紀80年代，超細粉逐漸發(fā)展成為國家研究的重點。各行業(yè)由于使用超細粉和制備方法不同，目前較為一致合理的劃分是：

1）細粉體的粒徑為10～45μm；2）微粉體的粒徑為1～10μm；

3）亞μm粉體的粒徑為0.1～1μm；4）納米粉體的粒徑為0.001-0.1μm。

超細材料，其表面電子學(xué)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致塊狀材料無表面效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，使超細粉末和常規(guī)顆粒材料成為一系列優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)。超細粉具有許多獨特的特點，主要表現(xiàn)如下：表面光滑，熔點低，磁性強，活性好，光吸收良好，導(dǎo)熱性好，這些性能使納米材料在光、電、磁等方面表現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的特性.因而廣泛應(yīng)用于電子信息、化工、冶金、輕T、醫(yī)學(xué)和食品等領(lǐng)域[1]。

2 超細粉體在聚合物中的應(yīng)用研究進展

超細粉體應(yīng)用在聚合物中可起到良好的效果，如可改善聚合物的加工性能，可提高制品的力學(xué)性能，光學(xué)性能，電學(xué)性能，耐老化性，親水性等。下面對這方面的研究進展介紹。

2.1 納米CaCO3

徐偉平等[2]發(fā)現(xiàn)具有極性表面的納米CaCO3顆粒，通過研究納米CaCO3增強的硬化HDPE復(fù)合材料，對非極性HDPE沒有表面處理具有一定的預(yù)期效果。與超細CaCO3填充的HDPE復(fù)合材料相比，納米CaCO3填充的HDPE復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能和可加工性。通過合適的納米CaCO3表面處理，改善了HDPE/CaCO3納米復(fù)合材料的沖擊強度和斷裂伸長率，提高了復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能。胡圣飛等[3]研究了納米級CaCO3和PVC/SBS共混物。結(jié)果表明，納米尺度的CaCO3顆粒可以提高韌性和伸長率，而輕質(zhì)CaCO3只能提高PVC/SBS的沖擊強度，材料的拉伸強度和伸長率明顯降低。熊傳溪等[4]制備了TPS/A12O3復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)半徑小于0.5μm的超細填充沖擊強度，拉伸強度提高2倍和3倍，而超過5μm的Al2O3對PS無增益，增韌效果。

2.2 黏土納米復(fù)合材料

舒中俊等[5]研究發(fā)現(xiàn)與純尼龍相比，尼龍6/黏土納米復(fù)合材料的拉伸強度和模量提高了70～90℃。當黏土含量為3%（w）時，復(fù)合材料的熱分解溫度為449℃，比純HIPS高30℃。王勝杰等[6]用81%（w）的蒙脫石硅橡膠/蒙脫石納米復(fù)合材料等效于或高于目前使用昂貴的二氧化硅填充硅橡膠，熱性能和熱穩(wěn)定性均有明顯改善，熱分解溫度為433℃，明顯高于硅膠381℃。

2.3 納米TiO2

李良訓(xùn)等[7]結(jié)果表明，PP的拉伸強度不200小時UV照射之后加入納米粒子是50%以上，并且在添加納米二氧化鈦和SiO2作為添加劑的復(fù)合材料的耐沖擊性被添加到超過1的聚丙烯復(fù)合損失/3：照射700h時，抗拉強度損失88.38%，沖擊損失近50%，無實用價值。添加納米顆粒后，耐老化性大大提高。此外，不同類型的納米顆粒具有不同的效果，納米TiO2效應(yīng)優(yōu)于納米SiO2。陶國良等[8]研究了納米二氧化鈦填充PP復(fù)合材料的力學(xué)性能和抗老化性能。結(jié)果表明，在添加1%～2%的納米的TiO2可以顯著提高PP的沖擊強度，從1%至4%對復(fù)合材料的拉伸強度并增加納米少量的影響很小納米質(zhì)量分數(shù)TiO2可以大大提高PP的抗紫外線老化性能，這表明納米TiO2具有很強的紫外線吸收能力，可以提高材料的耐候性，從而提高戶外產(chǎn)品的使用壽命。

王庭慰等[9]（PS /二乙烯基苯）共聚物與TiO2，粒徑為10nm，表明基體樹脂的耐熱性明顯提高，介電常數(shù)隨著Ti含量的增加而增加，介電損耗因子也增加，但是電介質(zhì)的頻率沒有顯著變化，并滿足了該材料基本上是微波通訊材料的要求。汪信等[10]制備了具有高耐沖擊聚苯乙烯（HIPS），它是用納米TiO2獲得的。發(fā)現(xiàn)當TiO2的含量僅為1%時，缺口沖擊強度，拉伸強度和熱量使得HIPS再循環(huán)材料重復(fù)使用，具有顯著的經(jīng)濟效益。張金竹等[11]通過高分子分散劑預(yù)處理了納米TiO2的表面，生產(chǎn)了高性能的HIPS/TiO2納米復(fù)合材料。實驗結(jié)果表明，當TiO2含量為2%時，材料的缺口沖擊強度，拉伸強度和彈性模量最大，材料的硬度，耐熱性和阻燃性隨TiO2含量的增加而增加。

有資料表明，納米TiO2由于具有優(yōu)良的光催化性能而具有很好殺菌效果。徐瑞芬等[12]I報道，采用銳鈦礦型納米TiO2，經(jīng)表面包覆處理，添加于PE等樹脂中。制成的抗菌塑料，具備長效廣譜的抗菌效果，安全穩(wěn)定，實施方便，在凈化環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

雙馬來酰亞胺（BMI）是用于制造高性能復(fù)合材料的重要基礎(chǔ)樹脂，在航空領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但大多數(shù)雙馬來酰亞胺單體具有高熔點和固化溫度，固化樹脂的交聯(lián)密度大且脆。通過用橡膠，熱塑性樹脂或邁克爾加成共聚進行摩擦改性。然而，這些方法的常見缺點是樹脂廢物的耐熱性。

3 結(jié)語

超細粉體的研究在國內(nèi)外都廣泛開展，目前國內(nèi)外研究聚合物/無機復(fù)合體系的重點多集中在用納米級CaCO3以及納米蒙脫土等改性聚合物上，研究得比較深入和成熟，也比較成功。而其他類型的超細粒子研究得比較少，有些仍處于實驗探索階段。納米TiO2超細粉體由于具有優(yōu)異的光活性和親水性等特性，國內(nèi)外學(xué)者開展了廣泛的研究。相信在不久的將來會出現(xiàn)更多的超微粉體研究出現(xiàn)。

[1] 方永廣，梁志成，彭會清，等.超細粉體材料的制備技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用形勢[J].化工礦物與加工，2005，（03）：34.

[2] 徐偉平，黃銳，蔡碧華，等.納米級CaCO3填充HDPE復(fù)合材料的研制[J].中國塑料，1998，12（6）：30-34.

[3] 胡圣飛，彭少賢，應(yīng)繼儒，等.高強度聚氯乙烯共混材料研制[J].工程塑料應(yīng)用，2000，28（2）：1-5.

[4] 熊傳溪，聞荻江，皮正杰.超微細體，增韌增強聚苯乙烯的研究[J].高分子材料科學(xué)與工程，1994，10（4）：69.

[5] 舒中俊，劉曉輝，漆宗能.聚合物/黏土納米復(fù)合材料研究[J].中國塑料，2000，（1）：30-34.

[6] 王勝杰，李強，漆宗能，等。硅橡膠/蒙脫土復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能[J].高分子學(xué)報，1998，（2）：149.

[7] 李良訓(xùn)，姚琨，聶偉.納米材料對聚丙烯抗老化影響及其機理研究[J].金山油化纖，2001，（1）：17-20.

[8] 陶國良，侯寅，任明.納米TiO2/EP復(fù)合材料的研究[J].塑料工業(yè)，2002，（1）：23-24.

[9] 王庭慰，陳逸范，郭勇.高頻低損耗PS/TJO：復(fù)合材料介電性能研究[J].工程塑料應(yīng)用，1997，（3）：50-52.

[10] 汪信，陸路德，涂忠亮，等.納米TiO：填充改性HIPS廢料的研究[J].工程塑料應(yīng)用，2000，（9）：8-10.

[11] 張金柱，汪信，陸路德，等.納米TiO2對HIPS高性能化的改性研究[J].南京理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2001，（6）：78-81.

[12] 徐瑞芬，許秀艷，付國柱.納米二氧化鈦在抗菌塑料中的應(yīng)用性能研究[J].塑料，2002，31（3）：26-29.

[13] 徐群華，孟衛(wèi)，楊緒杰，等.納米二氧化鈦增強增韌不飽和聚酯樹脂的研究[J].高分子材料科學(xué)與工程，2001，17（2）：158-160.

Review of Application of Ultrafine Powders in Polymers

Wang Ting-ting

the classification and characteristics of ultrafine powder were introduced，and the role of nano CaCO3，clay nanocomposites and nano TiO2in polymer modification was emphasized

ultrafine powder；nano CaCO3；clay nanocomposites；nano TiO2；polymer modification

TQ630.4

A

1003-6490（2017）12-0254-02

2017-11-01

王婷婷（1982—），女，貴州貴陽人，講師，主要從事化學(xué)方面教學(xué)工作。