纳米技术在高分子材料改性中的应用及研究进展

李泽涵

（北京化工大学，北京 100029）

随着社会的不断发展，高分子材料已经在我国的各个领域中得到了广泛的应用。纳米技术的发展也在一定程度上推动了高分子材料领域的进步。将纳米技术与高分子材料相互融合，并将其应用到我们生活的各个领域中，有利于提高工业生产效率以及改善百姓生活。目前，纳米技术与高分子材料相互融合已经给百姓的生活带来了很强的便利性［1］。近些年来，人们的生活水平不断进步，日常生活的需求也在朝着个性化以及多样化的方向发展，在这一背景下，如果进一步推动纳米技术在高分子材料领域中的应用成为了社会关注的一项问题。

1 纳米粒子的特性

在纳米技术亮相以后就备受国内外研究学者的关注，目前，纳米技术已经在我国的各个领域中得到了广泛的推广和应用，在高分子材料领域纳米技术也开始得到应用。与高分子材料相比，纳米粒子之间也存在范德华力，所谓的范德华力主要指的是分子之间的一种作用力。由于范德华力的存在，使得纳米粒子与高分子材料之间可以产生物理上的反应。除此之外，纳米粒子之间还存在与其它材料不同的性能，这些性能的存在使得纳米材料在各个领域中得到了广泛的应用。通过对纳米粒子进行进一步的研究后发现，纳米粒子既可以属于金属材料，也可以属于非金属材料，同时，纳米粒子还存在多种形式的状态。例如，晶态、划晶态以及非晶态等。这也是纳米粒子可以得到广泛应用的主要原因之一。对于高分子材料的改性而言，纳米粒子技术的引入，使得该领域得到了进一步的发展［2］。

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

在纳米材料的应用方面，无机类的纳米材料应用相对较为广泛，发展也相对较为迅速，目前，在国际上已经基本形成了无机类纳米材料的研发以及应用系统，系统中的各个组成环节也具有十分紧密的关系。例如，在生产纳米级别的Ag粉过程中，传统的技术存在严重的材料浪费问题。这说明传统的物理制备方法和传统的化学制备方法都存在严重的缺陷，都不属于有效的制备方法，制备的成本相对较高，且效率相对较低［3］。

2.2 利用锚固聚合改性技术

为了进一步使得高分子材料的实用性得到有效的提高，可以在高分子材料的表面接枝其它类型的材料。在高分子材料的表面接枝纳米材料就是非常重要的研究内容，将纳米粒子作为核心，然后与单体粒子进行聚合，采用的主要聚合方法为原位聚合，这样就可以得到纳米粒子与高分子材料的聚合粒子。例如，可以在二氧化硅粒子的表面上增设一层SDS材料，然后通过单体聚合的方式聚合到吸附层之中，这样就可以得到一个新的粒子。该粒子的核心为二氧化硅，粒子的外壳为PMMA，通过该种方法就可以对高分子材料进行改性处理，使得高分子材料具备其它类型的性质。一般来说，改性所采取的方法不同，则得到的改性后的高分子材料的性质也将会产生较大的差别［4-5］。

3 纳米技术在高分子材料改性中的应用

3.1 在纤维材料中的应用

目前，在纤维制造领域中，功能纤维材料的制备越来越重要，纳米技术也可以在该领域中得到应用，通过引入纳米技术的方式，可以对化学纤维的各种性能进行有效的改进。在进行纤维生产制造的过程中，可以在材料中加入一定量的二氧化钛，进而使得材料的抗紫外线性能得到有效的提升，纤维的寿命也可以得到一定程度的延长。在另一方面，随着纤维制造业的不断发展，新型的纤维材料也在不断的涌现，对于新型的纤维材料而言，通过引入纳米粒子的方式也可以对其进行有效的改性，例如可以在纤维中加入一定量的氧化硅，进而可以达到除臭的目的，目前，在医疗器械领域已经得到了成功的应用，同时，如果可以在材料中加入一定量的氧化锌，则纤维的抗细菌能力将会大大提升［6］。

3.2 在橡胶材料中的应用

橡胶也属于一种非常重要的高分子材料，橡胶也已经在我国各行各业中得到了成功的应用。如果可以将炭黑纳米材料融入到橡胶材料中，则可以使得橡胶的耐磨性得到提高，强度得到增强，其使用寿命也可以得到增加。但是在将炭黑纳米材料融入到橡胶材料的过程中，需要对炭黑纳米材料的直径进行严格的控制，这主要是因为其直径与橡胶的耐磨性之间存在明显的反比例关系。其次，通过引入纳米技术的方式，也可以使得橡胶材料的颜色发生改变，如果在橡胶中加入纳米级别的炭黑材料，则橡胶的颜色将会转变为黑色。一般情况下，在橡胶材料中加入不同的纳米级着色材料，就可以使得橡胶颜色变为彩色。在另一方面，由于纳米级别的氧化硅材料将会呈现出三维链接形态，该种形态如橡胶材料可以形成非常明显的网状立体结构。因此，如果在橡胶材料中加入纳米级的氧化硅材料，可以使得橡胶的弹性以及韧性都可以得到一定程度的提升，这是提高橡胶抗老化能力的根本措施。

4 结语

在本次研究中，首先对纳米粒子进行了简单介绍，对高分子化处理无机纳米颗粒进行了简单分析，最后对纳米技术在高分子材料改性中的应用情况进行了深入研究。通过本次研究可以发现，高分子化处理无机纳米颗粒的方法主要可以分为三种类型，分别是在颗粒表面吸附聚合物、利用锚固聚合改性技术以及制备环节高分子化处理。目前，纳米技术在高分子材料改性中的应用主要集中在三个领域，分别是纤维材料领域、橡胶材料领域以及塑料材料领域。