纳米科学技术在高分子材料领域的现状探析

蔡文倩 樊海涛

【摘 要】科技的不断发展使得人们的生活更加便利，并且随着经济的发展和人们生活水平质量的提升，而纳米科学技术的发展使得高分子材料领域不断地扩大和更新，纳米科技将高分子材料领域更加扩充，在研究方面更加具有推动作用，使得高分子材料领域更好地融合在人们的生产生活中，为人们带来便利。对此，本文将针对纳米科技的具体技术进行阐述，探析纳米科学技术在高分子材料领域的具体现状和突破。

【关键词】纳米科学技术;高分子材料领域;现状分析

中图分类号： TB383.1文献标识码： A文章编号： 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

科學技术发展的最终目的是为了造福人类，推动人类的生产生活和进步，而高分子材料领域在很多方面都是在为民生而服务。因此，纳米科学技术的研发和进展进一步推动了高分子材料领域在社会各个层面的作用，将高分子材料领域更好地与人们的生产生活以及各个行业领域的生产经营相融合，通过科学技术来推动人们的进一步生产效率提升，也为人们的生活带来更多的便利。反之，由于科技的发明创造给人们带了诸多的便利，随着人们的生活品质提高以及经济的发展，人们在民生方面的需求也越来越大，需求也逐渐朝着个性化、精细化的方向发展，因此这一巨大的需求也在不断推动着科技领域的发展，尤其是像纳米科学这样可以大范围应用在生活中的技术研究更是受到人们的广泛关注和欢迎。基于此，纳米科学技术在高分子材料领域中的发展情况也一直在前进中，而本文只对目前的现状进行深入探讨。

1 纳米粒子的特性

纳米科学技术首次亮相之后由于纳米科学技术的特性一直被相关科研人员所探究，并且逐渐应用于各个行业和领域中，最终朝着高分子材料领域进发。纳米粒子和高分子材料一样都具有范德华力，而范德华力也被称为分子间作用力，顾名思义就是分子间的弱碱性电性吸引力，因此纳米粒子的这一特性使得它能够与其他高分子材料进行物理上的影响和反应。此外，纳米粒子还可以产生转换高分子材料内部分子链的作用力。同时，因为纳米粒子除了拥有传统材料的力学特征，还拥有一些特殊的性能从而区别于其他的材料，也便于应用在许多方面和领域中。

在进一步研究后，人们将纳米粒子进行成分划分，纳米粒子材料在成分上既可以属于金属材料，也可以划分在非金属材料中，另外，纳米材料还包含了晶态、准晶态以及非晶态等多种形态，因此纳米材料的应用性非常广泛，也为它应用于人们的生产生活中打下基础。在特征表现上，纳米材料可以在力学、磁性学、广电学、热血以及催化学等很多方面。

2 高分子化处理无机纳米颗粒

2.1 在颗粒表面吸附聚合物

在纳米材料应用上，目前当属无机纳米颗粒的制备研发的方面进展较为迅速，国际上也已经形成一个初步的制备和工艺研发的系统，各个环节相对而言也比较密切。例如，在制备纳米级的Ag粉时，传统的方式事实上存在很大的浪费情况，因为采用物理气相蒸发或者化学的气相沉淀方法都不是最为有效的方式，不仅生产的效率很低，而且原材料利用率不高，在制备时需要很高的成本。如果采用液相化学还原法则不能保证Ag粉的质量。因此，在高分子化处理方法下，制备纳米级Ag粉就更加容易而且高效了，不仅在制作方法上比较简化，而且原材料的利用率高，因此整体成本相对而言下降许多，再加上高分子材料同金属离子所形成的配合物本身就更加容易还原，因此Ag粉的品质也会上升很多。

2.2 利用锚固聚合改性技术

为了提高高分子材料领域的实用性，事实上，在固体表面进行高聚物接枝是一个重要的研究方向，而高分子化处理无机纳米颗粒中，就会将纳米粒子作为核心进行与单体粒子的聚合，主要采用的是原位聚合的方法，这样就能够得到一个由纳米粒子和高分子材料聚合的复合颗粒。例如，可以通过在TiO2粒子的表面上吸附一层SDS，然后将MMA单体通过聚合的方法加入到吸附层中，这样就能够形成一个全新的粒子，而这个粒子则是以TiO2为核心，外壳则是PMMA，这样的新型粒子就能够进行改性，得到其他的性质，而通过不同的特性就可以相应应用在不同的领域和研发中。

2.3 制备环节高分子化处理

在制备纳米粒子时，也经常会使用溶胶-凝胶的方式，然而，这种方式存在一些问题，溶胶粒子和它的网络结构主要形态会受到颗粒之间的作用力的影响而产生不同形态效果，另外其生长机制的不同也会有一定程度影响，而如果溶胶粒子以及它的网络结构不符合要求就较难进行纳米粒子制备。因此，一般而言，在制备过程中会添加高分子表面活性剂，还要在过程中加入适量的AEO，这主要是为了让纳米粒子吸附在溶胶粒子附近，并能够让溶胶簇团能够形成棒状的网络结构，这样有利于后面的疏水親脂来达到真正进行纳米粒子制备的效果。纳米粒子在高分子表面活性剂的影响下，会对亲水基团和疏水基团有不同的反应和影响，通过这一方式就可以进行纳米粒子的制备。

3 纳米科学技术在高分子材料改性中的应用

3.1 纳米技术在纤维材料中的应用

纳米复合纤维材料分为广义和狭义上的区别，从广义上看，纳米复合纤维材料就是所有的纳米材料填充在纤维材料中，由此来改变纤维材料的一些特性或者提高材料的性能等;而从狭义的纳米复合纤维材料上看就是所谓的纳米级别的超细纤维材料。而在目前，由于将纳米材料填充在纤维材料中的范围很广，因此应用在各个领域的机会更大一些，我国在广义上的纳米复合纤维研究进展上相对而言更快一些，研究的深入性也更高一些，因此相对而言狭义上的纳米级别超细纤维材料在我国的研究上会更加具有价值，因为涉猎的人员不多，研究的程度也还不深。

纳米技术在纤维材料上的应用已经延伸到许多的领域中了，例如有一些工厂和研发部门在纳米复合纤维材料的研究基础上又朝着抗菌的方向发展，使得这些纳米复合纤维材料的抗菌性要比普通纤维材料更高，这样能够让这些材料应用于一些需要抵抗细菌和污染情况较严重的领域和地区，从而保证人员的安全等。

3.2 纳米技术在橡胶材料中的应用

纳米技术应用在橡胶材料中也是一种比较常见的方式，通过将纳米粒子作为一种填充材料加入到橡胶基体中，从而增加了纳米粉体量子效应，而这种方式经过研究表明，橡胶材料的性能能够在一定程度上提高，特别是防腐蚀的能力会进一步增强，同时橡胶材料的力学性能也能进一步提高。而众所周知，橡胶材料本身的表面化学性并不强，通过纳米粒子对橡胶材料性能的补充，可以强化橡胶材料，使得橡胶材料的应用范围进一步拓宽，在使用寿命上也能够相对延长，无论是在我国还是国际上，橡胶材料都属于一种应用范围极广的材料，这一应用可以更好地提高各方面的应用效率。

3.3 纳米技术在塑料材料中的应用

塑料材料是日常生活中最为常见的一种制作材料，在生活、生产上都需要广泛应用，并且塑料本身的特性使得这种材料经常要作为一种抗腐蚀抗老化的防护壳应用。而传统的塑料材料制作工艺程度不高，虽然塑料本身具有抗腐蚀能力，但是还是存在不耐老化的情况，因此作为抗腐蚀材料并不能达到很好的效果。另外，塑料如果进行废气或者不恰当处理还会对环境造成严重的影响，因此塑料材料的研究还在不断地进行中。而通过目前的研究发现，在塑料材料中应用纳米技术，通过对塑料材料进行纳米级尺寸的超微细分散相处理，就可以形成聚合物分子纳米复合型塑料，这种塑料在性能上有所提高，可以弥补传统工艺制作的塑料在使用上的一些缺陷，还可以提高抗老化的能力，延长使用的寿命。

4 结束语

综上，纳米技术在高分子材料中的不断发展使得其能够应用在生活、生产的各个方面，利用纳米科学技术和高分子材料研究技术相融合，可以让一些生活中常见的材料进行进一步优化，从而提高其性能，为人们生活带来更多便利。

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