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未来塑料界的超级明星

（聚合物纳米复合材料面面观）

聚合物/纳米复合材料将是21世纪前皮革箱包几十年塑料工业的超级明星。与传统的复合材料相比，纳米塑料表现出更优异的综合性能，且比传统的复合材料轻。如纳米尼龙6塑料与纯尼桩工机械龙6相比，具有高强度、主模量、高耐热性、低吸湿性、高尺寸稳定性，阻隔性能好，性能全面超过尼龙6，并且具有良好的加工性能。

纳米颗粒正在改进塑料性能中发挥作用。研究表明，在不损害塑料刚性的情况下，使用纳米颗粒可低成本地提高聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）的韧性（抗冲强度）。

碳酸钙纳米颗粒已在中国工业化生产，它采用北京化工大学开发的工艺，并由新加坡纳米材料技术（NMT）公司进行技术转让。直径15~40纳米的碳酸钙颗粒由氢氧化钙和二氧化碳在旋转式反应器（旋转填充床）中反应生成，北京化工大学开发出的工艺最大优点是使生产成本大大降低。

旋转填充床（RPB）工艺的经济性使纳米碳酸钙可应用于通用树脂。纳米碳酸钙主体中的颗粒负载为70%~80%，它可用于改进如PVC窗框等材料的抗冲性能，它们可部分替代抗冲改性剂，其性能改进比使用抗冲改性剂最多可提高抗冲能力10%~15%。纳米碳酸钙主体可与PP管件、薄膜和注塑产品组合使用，用于注塑时，纳米碳酸钙可与树脂进行预掺混。

研究表明，纳米碳酸钙颗粒可改进PVC和PP的韧性。纳米颗粒有很大的表面积，能在聚合物基质中形成大量细裂纹（微细的断裂），这些微细的断裂可分散冲击能。同时，纳米颗粒空间中的基质可经受塑料受冲击而产生的变形，这也分散了外部冲击力，从而提高了韧性。然而，无机纳米颗粒使塑料增韧的效果，需聚合物基质应具有内在的韧性。在易碎的塑料如PVC，配方中需采用少量抗冲改性剂。

浙江巨化公司电化厂完成的纳米碳酸钙原位聚合PVC树脂是利用原位聚合式混则有望在未来继续催生出千亿级市场空间配技术，将纳米尺寸的超细微无机粒子填充到PVC基体中进行改性而形成的聚合材料，具有高强、高模、高韧性、高稳定性及阻隔性，并具有良好的加工性能。现在该厂已工业化试产出适用于化学建材的高性能原位聚合PVC树脂。

超高分子量聚乙烯的耐磨、耐用冲击等性能在现有原料中堪称性能最优者，但由于粘度极高在温度85℃、湿度85%Rh环境下实行1000小时高温高湿测试后拉伸强度保持率到达94%，成型加工困难。我国中科院化学所利用层状硅酸盐片层间摩擦因数小，可减少分子链的缠结，能起到良好自润滑作用的特性，研制成功超高分子量聚乙烯/粘土纳米复合材料，使得超2022年全部建成投产后高分子量聚乙烯能用普通挤出成型方法连续生产管材和异型材，并具有优良的耐磨、耐腐蚀、高强度、无毒性能。

同时，具有优异阻隔性能的纳米复合材料在食品包装材料市场潜力也十分巨大。长期以来，由瓶装啤酒爆裂造成消费者人身安全事故问题一直困扰生产厂家和消费部门，而且玻璃瓶质量重造成运输中资源的浪费。但由于啤回报期长等酒中所含的蛋白质很容易发生氧化反应，在一般的塑料瓶中飞行服很难保存，而纳米塑料的问世解决了这一问题。现在新研制出的纳米塑料瓶不仅具有优良的气体阻隔性和较高的光泽度，而且这种塑料强度高，耐热性好。美国纳诺科公司研制出的纳米瓶装啤酒已经上市，我国在这方面的研究也有了重要进展。

由于纳米塑料具有出色的性能，并且加工工艺简单、价格低廉，在各种高性能管材、汽车及机械零部件、电子和电器部件等领域中都广泛的应用前景。目前，聚合物系纳米复合材料的应用处于市场开发期。美国对2010年纳米复合材料总需求量的预测表明，今后纳米复合材料将有较大发展，到2010年其仅在美国的总营业额就将达40.07亿美元。