纳米技术在高分子材料改性中的应用

高分子化学技术的现状及发展随着科技的不断进步，高分子化学技术已经成为当今工业界的重要一员。

它可以广泛应用于各个领域，如医疗、电子、建筑、能源等。

本文将探讨高分子化学技术的现状及未来的发展方向。

一、高分子化学技术的定义及应用高分子化学技术是指通过聚合反应所形成的高分子化合物的制备工艺。

它可以用于催化、溶剂、解离等多种反应中。

高分子化合物是由多个单元结构通过化学键相连接而成的大分子链。

这些大分子链可以形成有机聚合物或无机聚合物。

高分子化合物的性质在很大程度上取决于它的化学组成和大分子链的结构。

高分子化学技术广泛应用于各个领域。

例如，在医疗领域中，高分子化合物可以作为药物输送系统、组织工程、生物传感器等。

在电子领域中，高分子化合物可以作为电光材料、可控压电材料等。

在建筑领域中，高分子材料可以用于水泥增强、路面防滑等。

在能源领域中，高分子材料可以用于太阳能电池、燃料电池等。

二、高分子化学技术的现状目前，高分子化学技术已经成为世界各国工业界的重要部分。

在化工工业中，高分子化学技术已经形成了一个成套的技术体系。

从单体制备到聚合反应，再到高分子化合物的加工、改性和性能测试等环节，高分子化学技术几乎覆盖了化学工业的各个环节。

在高分子材料的制备和改性方面，不断涌现出新的技术。

例如，应用插层剂在高分子材料中形成纳米复合材料，可以大大提高其物理机械性能。

应用改性剂可以改善高分子材料的热稳定性、耐候性、阻燃性等，使其更具应用价值。

另外，随着人们对环境友好型材料要求的提高，绿色高分子材料开始受到人们的关注。

很多科学家正致力于开发生物可降解高分子材料、绿色高分子涂料、可生物吸收的高分子材料等，以满足消费者对环境友好型材料的要求。

三、高分子化学技术的未来发展随着技术的不断进步和新材料的不断发明，高分子化学技术面临着新的发展机遇和挑战。

我们可以预见，未来高分子化学技术可能在以下几个方面得到进一步发展：1. 复合材料在高分子化学技术领域，复合材料可能会成为未来的热点。

高分子纳米生物材料的发展现状及前景纳米材料研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。

巨大的需求与技术支撑，使其在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。

而纳米技术作为一项高新技术在高分子材料中有着非常广阔的应用前景，对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1 nm～1000 nm范围。

这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。

1纳米科技与高分子材料的邂逅高分子材料学的一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来使高分子材料使用性能大幅提升。

而纳米微粒的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应能在声、光、电、磁、力学等物理特性方面呈现许多奇异的物理、化学性质。

金属、无机非金属和聚合物的纳米粒、纳米丝、纳米薄膜、纳米块体以及由不同组元构成的纳米复合材料,可实现组元材料的优势互补或加强。

通过微乳液聚合方法得到的纳米高分子材料具有巨大的比表面积,纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应高分子复合材料对高性能填料的需求,出现了一些普通微米级材料所不具有的新性质和新功能,纳米科技与高分子材料科学的交融互助对高分子材料科学突破传统理念发挥了重要作用。

高分子纳米复合材料的应用及前景由于高分子纳米复合材料既能发挥纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应和量子效应,以及粒子的协同效应,而且兼有高分子材料本身的优点,使得它们在催化、力学、物理功能(光、电、磁、敏感)等方面呈现出常规材料不具备的特性,故而有广阔的应用前景利用纳米粒子的催化特性,并用高聚物作为载体,既能发挥纳米粒子的高催化性和选择催化性,又能通过高聚物的稳定作用使之具有长效稳定性。

定性。

纳米粒子加入聚合物基体后,能够改善材料的力学性能。

高分子材料与纳米技术应用前景高分子材料是一类由重复单元通过共价键连接而成的大分子化合物，具有结构多样性、可塑性强、力学性能优良、热电性能稳定等特点。

而纳米技术是一种将物质尺度控制在纳米级别的技术，具有表面效应、量子效应、尺寸效应和量子限效应等特点。

高分子材料与纳米技术的结合将产生新的材料和技术应用，具备广阔的前景。

首先，高分子材料与纳米技术的应用前景在材料方面非常广泛。

高分子材料通过控制分子结构和组装方式，可以制备具有特定性能的功能性材料。

纳米技术通过对材料的纳米粒子和纳米结构进行调控，可以改善材料的电、磁、光学、热学等性能。

将二者结合起来可以制备出高分子纳米复合材料，具备多功能性和高性能。

例如，高分子纳米复合材料在电子、光电子、医疗、环境等领域的应用已经取得了显著的成果。

纳米粒子可以增强高分子材料的力学性能，同时也赋予了材料其他特殊的性能，如抗菌、自修复等。

此外，高分子材料与纳米技术的结合还可以应用于分离膜、电化学储能等领域，进一步丰富了材料的应用范围。

其次，高分子材料与纳米技术的结合在能源领域具有重要的应用前景。

高分子材料可以用于制备聚合物电解质膜、聚合物太阳能电池和超级电容器等能源设备。

而纳米技术可以提供纳米材料的导电、储能和光学性能，提高能源设备的效率和性能。

将高分子材料与纳米技术相结合，可以制备出具有高能量密度、高导电性和优异循环寿命的电池和超级电容器。

此外，纳米技术还可以用于改善光电转换器件的光吸收和传输性能，提高太阳能电池的光电转换效率。

因此，高分子材料与纳米技术在可再生能源领域的应用前景巨大。

另外，高分子材料与纳米技术还可以应用于生物医学领域。

纳米技术可以改善药物的输送和控释效果，提高药物的疗效和减少副作用。

高分子材料可以作为药物载体和控释材料，通过精确控制材料的结构和组装方式，实现对药物的精确控制。

将二者结合可以制备出纳米药物载体和纳米控释系统，实现对疾病的精准治疗。

此外，高分子材料还可以作为生物医学材料，如人工器官、生物传感器、生物医用材料等。

温敏性高分子材料的合成与性能研究温敏性高分子材料是一类具有特殊性质的材料，其性能可以由温度变化而改变。

这种材料具有广泛的应用前景，如药物缓释、生物传感、智能纳米器件等。

为了满足不同应用领域的需求，研究人员一直在努力合成具有不同性能的温敏性高分子材料。

在温敏性高分子材料的合成中，聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是最常用的材料之一。

PNIPAM具有独特的热响应性质，其在低温下呈溶胶状态，在高温下则形成胶体凝胶。

这种特性使得PNIPAM在药物缓释中具有巨大的应用潜力。

为了改善PNIPAM的温敏性能，研究人员不断通过合成方法的改进来提高材料的性能。

例如，通过聚合反应中添加交联剂，可以提高PNIPAM的热稳定性和力学性能。

此外，还可以通过化学修饰PNIPAM分子的末端基团，改变材料的温敏性能。

除了PNIPAM，还有其他温敏性高分子材料的合成和性能研究。

例如，聚丙烯酸钠（PAA）是一种具有温敏性的材料，具有优良的溶胀性质。

PAA在低温下呈现溶胶态，而在高温下形成凝胶。

这种性质使得PAA在智能纳米器件中具有广泛的应用前景。

为了进一步探索温敏性高分子材料的性能，研究人员还结合了其他材料来进行合成。

例如，将金属纳米粒子引入温敏性高分子材料中，可以调节材料的电学性能，并赋予材料新的性质。

此外，研究人员还研究了温敏性高分子材料在生物传感中的应用。

通过引入具有特定识别性的分子，可以实现对生物分子的高选择性检测。

在温敏性高分子材料的合成与性能研究中，近年来出现了一些新的技术和方法。

例如，利用激光技术可以实现对材料的精确控制。

通过激光光束的聚焦，可以在微观尺度上进行材料的合成和改性。

此外，纳米技术也为温敏性高分子材料的研究提供了新的思路。

通过调控纳米颗粒的形貌和组成，可以改变材料的光学、电学和磁学性能。

总的来说，温敏性高分子材料的合成与性能研究是一个前沿而有挑战性的领域。

通过不断改进合成方法和研究新的应用领域，可以使这类材料更好地服务于人类的需求。

纳米高分子材料
纳米高分子材料是指在纳米尺度下具有特殊结构和性能的高分子材料。

纳米高分子材料具有较大的比表面积和较小的孔隙结构，因此表现出了许多传统高分子材料所不具备的优异性能。

纳米高分子材料在材料科学、医学、电子学等领域具有广泛的应用前景。

首先，纳米高分子材料在材料科学领域具有重要意义。

由于其特殊的结构和性能，纳米高分子材料在材料增强、改性、复合等方面表现出了独特的优势。

例如，将纳米高分子材料添加到传统高分子材料中，可以显著提高材料的力学性能、热稳定性和耐磨性，从而扩大了材料的应用范围。

其次，纳米高分子材料在医学领域也具有重要应用价值。

纳米高分子材料可以作为药物载体，用于药物的缓释和靶向输送，提高药物的生物利用度和疗效，减少药物的毒副作用。

此外，纳米高分子材料还可以用于组织工程、生物成像等领域，为医学诊疗和治疗提供新的技术手段。

另外，纳米高分子材料在电子学领域也有着广泛的应用前景。

由于纳米高分子材料具有优异的导电性能和光学性能，可以用于制备柔性电子器件、光电器件、传感器等高性能电子产品。

纳米高分子材料在柔性电子领域的应用尤为突出，可以为可穿戴设备、可折叠电子产品等提供新的材料选择。

总的来说，纳米高分子材料具有独特的结构和性能，具有广泛的应用前景。

随着纳米技术的不断发展和成熟，纳米高分子材料将在材料科学、医学、电子学等领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出贡献。

纳米材料在高分子材料中的应用班级:Z090162 学号:Z09016206 姓名:张欢纳米材料及其技术是随着科技发展而形成的新型应用技术。

纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到广泛的应用。

近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并取得了许多可观的成果。

一、纳米粒子的特性及其对纳米复合材料的性能影响1·1纳米粒子的特性纳米粒子按成分分可以是金属,也可以是非金属,包括无机物和有机高分子等;按相结构分可以是单相,也可以是多相;根据原子排列的对称性和有序程度,有晶态、非晶态、准晶态。

由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使其在催化、光电、磁性、热、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。

(1)表面与界面效应。

纳米微粒比表面积大,位于表面的原子占相当大的比例,表面能高。

由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。

利用纳米材料的这种特点,能与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米材料的复合材料的强度、韧性大幅度提高。

(2)小尺寸效应。

当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性及熔点等发生变化。

如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%~50%)。

应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度大大改善。

(3)量子尺寸效应。

即纳米材料颗粒尺寸小到定值时,费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象。

其结果使纳米材料具有高度光学非线性、特异性催化和光催化性质等。

高分子材料的热稳定性及其改性研究高分子材料是一类由重复单元构成的大分子化合物，具有广泛的应用领域。

然而，在高温条件下，高分子材料容易发生热分解、氧化或机械性能下降等问题，从而限制了其应用范围。

因此，热稳定性是高分子材料面临的一个重要挑战。

目前，研究人员通过改性技术提高高分子材料的热稳定性，以延长其使用寿命和提高性能。

改性方法包括填充剂增强、添加稳定剂、改变分子结构等。

以下是对高分子材料热稳定性及其改性研究的深入探讨。

首先，填充剂增强是一种常见的改性方法。

填充剂可以提高高分子材料的热稳定性，使其能够抵抗高温下的热分解和氧化。

常用的填充剂包括氧化铝、无机纳米颗粒和纤维素等。

这些填充剂具有高热导率和稳定性，可以吸收和分散热量，从而减缓高分子材料的热分解速度。

其次，添加稳定剂也是提高高分子材料热稳定性的有效方法。

稳定剂可以通过吸收热量、中和酸性物质、捕获自由基等方式来减缓高分子材料的热分解反应。

常用的稳定剂包括酚类、胺类和光稳定剂等。

这些稳定剂可以与高分子材料发生反应，形成稳定的化合物，从而提高材料的热稳定性。

此外，改变高分子材料的分子结构也可以提高其热稳定性。

通过调整分子链的长度、分支度和分子键的强度等参数，可以改变高分子材料的热稳定性。

例如，引入交联结构可以增强高分子材料的热稳定性，使其能够抵抗高温下的热分解反应。

此外，引入含氮或含硅等元素的官能团也可以改善高分子材料的热稳定性。

最后，需要注意的是，高分子材料的热稳定性与其使用条件密切相关。

不同的应用环境可能对高分子材料的热稳定性有不同的要求。

因此，在实际应用中，需要根据具体的使用条件选择合适的改性方法，以提高高分子材料的热稳定性。

总之，高分子材料的热稳定性及其改性研究是当前材料科学领域的一个重要研究方向。

通过填充剂增强、添加稳定剂、改变分子结构等方法，可以有效提高高分子材料的热稳定性，扩大其应用范围。

随着科学技术的不断进步，相信未来会有更多创新的改性方法出现，为高分子材料的热稳定性提供更多解决方案。

高分子材料的表面改性与功能化高分子材料是一类重要的材料，广泛应用于许多领域。

然而，由于其特殊的性质和结构，其表面常常具有一些不足，如亲水性差、耐磨性差等问题。

为了克服这些问题，提高高分子材料的性能，人们提出了表面改性和功能化的方法。

本文将介绍高分子材料的表面改性与功能化的基本概念、方法和应用。

一、表面改性的概念和方法表面改性是指对高分子材料表面进行一系列化学或物理处理，改变其表面性质的过程。

常见的表面改性方法包括：1. 化学改性：通过在高分子材料表面引入新的官能团，改变其表面性质。

例如，通过表面引入羟基、氨基等官能团，可以增强高分子材料的亲水性；2. 物理改性：利用物理方法改变高分子材料的表面形貌和性质。

例如，利用等离子体处理可以使高分子材料表面形成更为平整的结构，增加其耐磨性；3. 界面改性：在高分子材料表面形成一层致密的界面层，提高其与其他材料的相容性。

例如，通过溶液法将一层介于高分子材料与其他材料之间的化合物涂覆在其表面，形成稳定的界面。

二、功能化的概念和方法功能化是指在高分子材料的表面上引入具有特定功能的官能团或化合物，赋予其新的性能和应用功能。

常见的功能化方法包括：1. 生物功能化：在高分子材料的表面引入生物活性分子，使其具有生物相容性、抗菌性等功能。

例如，通过将低分子量的抗菌剂共聚合到高分子材料表面，可以使其具有良好的抗菌性；2. 光学功能化：在高分子材料表面引入光学活性分子，使其具有光学透明性、光泽等功能。

例如，通过将含有特定荧光基团的物质接枝到高分子材料表面，可以使其具有荧光效应；3. 电化学功能化：在高分子材料表面引入具有良好电导性的分子，使其具有电容、电解质传感器等功能。

例如，通过在高分子材料表面修饰金属氧化物纳米颗粒，可以增加其电导性和储能性能。

三、高分子材料的表面改性与功能化的应用高分子材料的表面改性与功能化可以赋予其新的应用领域和性能。

以下举例说明：1. 表面亲水改性的应用：将表面亲水改性的高分子材料广泛应用于涂层、纺织品等领域，提高其耐水性和易清洁性；2. 生物功能化的应用：将生物活性分子功能化的高分子材料应用于医疗领域，如人工骨骼、药物缓释系统等；3. 光学功能化的应用：将具有光学功能的高分子材料应用于光学器件制造，如光纤、光学屏幕等；4. 电化学功能化的应用：将具有电化学功能的高分子材料应用于能源存储与传感器等领域，促进新能源技术的发展。

纳米SiO 2改性PMMA的性能研究X贲信学(黑龙江中盟龙新化工有限公司,黑龙江安达　151400) 摘　要:讨论了纳米粒子SiO 2的加入对PMMA 的冲击强度,拉伸强度,光学性能,耐热性等一系列性能的影响。

结果表明纳米SiO 2的加入使复合材料的力学性能,热学性能都发生变化。

复合材料的冲击强度,拉伸强度随无机成分SiO 2含量的增加,呈下降趋势,而软化点温度则呈上升趋势。

关键词:纳米SiO 2;甲基丙烯酸甲酯(MMA );纳米复合材料;原位本体聚合法 中图分类号:T B383 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)04—0007—02 聚合物基纳米复合材料是近几年研究较多的纳米材料。

其中,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米复合材料的报道和研究倍受人们的关注。

PMMA 即有机玻璃,它是一种无定形聚合物,透明、耐光,具有较好的韧性、易于加工成型等优点,但耐热性、耐刻划能力差,因而限制了它的使用范围。

有机玻璃度在80～90℃以上便开始软化变形,这些缺陷限制了它的应用范围。

经普遍接枝、共聚等化学改性后得到的聚合物,通常只能单方面改善其某些性能,且改性后其自身性能会发生改变。

为克服这些不利方面,可利用纳米粒子对PMMA 进行改性。

改性后的复合材料的耐热性、机械强度和抗冲击性以及其它性能得到了很大的提高从而扩大了PMMA 的应用范围。

本文讨论了SiO 2纳米粒子的加入对PMMA 的冲击强度,拉伸强度,光学性能,耐热性等性能的影响。

重点是对纳米SiO 2的表面改性,而难点在于SiO 2纳米粒子在PMMA 中的分散是否均匀,及SiO 2纳米粒子与PMMA 的复合。

1　纳米粒子改性高分子材料的方法聚合物纳米复合材料综合了无机纳米粒子、聚合物材料的优良特性,具有良好的机械、光、电、磁等功能特性,在许多领域有广泛的应用前景。

聚合物纳米复合材料的制备方法与一般粉末填料改性聚合物材料的方法既有相同点,也有其特殊的一面。

超分子自组装在材料科学与纳米技术中的应用随着科技的不断发展和人们需求的不断升级，材料科学和纳米技术已经成为当前关注的热点领域。

作为这两个领域中的重要内容之一，超分子自组装因其独特的性质和潜在的应用价值备受瞩目。

下文将对其进行详细探讨。

一、超分子自组装的基本概念与分类超分子自组装是指分子之间通过自身的非共价相互作用（如范德华力、氢键、π-π相互作用等）而形成有序排列的过程。

这一过程能够产生特殊的结构和性质，包括分子的自身形状、大小、亲疏水性等方面的特征。

根据不同的化学成分和非共价相互作用类型，超分子自组装可以被分为许多不同的类别。

主要包括疏水相互作用（如疏水叠聚）、氢键相互作用（如寡聚肽和寡核苷酸）、离子对相互作用（如均相金属配合物和离子桥联接的分子），以及π-π交联等。

二、超分子自组装在材料科学中的应用1. 高分子材料超分子自组装的一大应用领域就是在高分子材料中的运用。

例如通过添加不同改性剂或功能单体，可以实现高分子材料的改性和增强性能，以满足现代工业和生活的需求。

一种应用广泛的改性剂是非离子型表面活性剂，其通过油水界面的性质来影响溶液中聚合物的聚集行为，形成不同的自组装结构。

其可以影响聚合物的分子构象和亲疏水性，从而调节其物理和化学性质，例如粘度、热稳定性和分解温度等。

此外，还可以通过引入各种金属离子和小分子基团来引起聚合物的自组装和交联反应，从而改善聚合物的力学性能和耐用性。

2. 纳米材料超分子自组装也能够用来合成纳米材料，如金属纳米颗粒和二维纳米材料等。

通过控制分子间的非共价作用如疏水相互作用和π-π作用等，可以实现金属纳米颗粒在介孔材料、细胞膜和石墨烯上的自组装，通过改变材料的表面形貌和零维纳米晶的形态，工程师们能控制量子效应和物理、化学与生物特性的影响。

例如，石墨烯纳米材料拥有优异的成像性能和光电输运性能，具有广泛的应用前景。

超分子自组装可以实现诸如组装密度、疏水效果等特征的调整，还可以支持在生物介体的制造与上浆等条件下实现纳米材料的自组装，因此广受关注。

纳米技术在材料科学中的应用纳米技术，在短短的几十年内，从一个小小的研究领域迅速成为了一个重要的技术研究领域。

它的涉及面非常广泛，可以在医学、电子、环境等领域产生重大作用。

在材料科学中，纳米技术的应用更是让人眼前一亮。

纳米技术之所以能够在材料科学领域中得到应用，就在于它能够改变材料的物理、化学属性，从而使材料有着更多的可能性。

本文将从材料领域的角度，介绍一下纳米技术在材料科学中的应用。

一.纳米材料制备纳米材料是指具有纳米级别的结构和特性的材料。

与传统材料相比，纳米材料的表面积更大，化学反应活性更高，光、磁、电性质也有了更多的可能性。

如何制备出具有纳米级别的结构和性质的材料一直是一个难题。

目前，纳米材料的制备方法主要有以下几种。

1. 真空蒸发法真空蒸发法是将材料通过高温下的蒸发，使得材料以纳米级别的尺寸出现。

通过控制真空度和温度，可以在材料表面形成纳米级别的结构。

这种方法的优点是制备出来的纳米材料具有较高的纯度，缺点是较为复杂，制备过程中易出现杂质，成本较贵。

2. 溶剂热法溶剂热法是将材料和溶液进行反应，在高温高压的条件下，形成纳米材料。

通过改变反应条件和反应体系，可以制备出不同形态的纳米材料。

这种方法优点是制备工艺简单，成本低廉，但容易出现产率不高的情况。

3. 机械合成法机械合成法是通过高温高压的条件下，利用齿轮、球磨等机械设备对材料进行粉碎、研磨，形成纳米材料。

这种方法的优点是制备成本低，速度快，但缺点在于制备出的纳米材料可能不够纯净。

二.纳米材料的应用制备好的纳米材料有着广泛的应用前景。

它们可以用于制备高性能材料、吸附剂、催化剂等，在环境、化工、电子、生物等领域中都具有广泛的应用前景。

下面，举几个例子，来看看纳米技术在材料领域中的应用。

1. 纳米颗粒纳米颗粒是一种由纳米级别结构构成的颗粒。

由于其表面积较大、晶体缺陷较多，故性质十分特殊。

纳米颗粒可以用于制备高性能的材料，如金属、陶瓷、高分子材料等。

高分子材料的改性与应用高分子材料作为重要的化工材料，在目前的现代工业生产中拥有着广泛的应用，并且随着科技的发展，高分子材料的种类和性能也得到了不断的提高和完善。

但是，高分子材料的性能也是存在短板的，如机械强度、耐热性、耐候性等方面都存在着不足，因此，为了拓展其应用领域和提高其性能，在其制备过程中进行改性处理，成为当今高分子材料研究的热点之一。

本文就高分子材料的改性以及其在实际应用中的一些情况进行探讨。

一、高分子材料的改性1. 界面改性在高分子制备过程中，高分子和填充剂或增强剂等之间相互作用形成的界面可以影响后期材料的性能。

为了改善其性能，可以通过在高分子颗粒表面进行化学修饰的方式来增强材料的结合力，提高材料的机械强度。

界面改性的典型案例就是纳米复合材料，由于纳米颗粒的尺寸小于材料的层间距，所以可以提高材料的结晶度，同时可以使高分子颗粒和纳米颗粒之间产生更强的相互作用，这些相互作用可以减轻高分子链之间的摩擦，进一步提升了材料的机械性能和耐热性。

2. 摩擦学改性摩擦学是指材料在不同的摩擦条件下的性能变化，包括摩擦系数、磨损率等方面。

进行摩擦学改性的目的就是为了提高高分子材料在不同工作条件下的耐磨性，减小其摩擦系数，进而提高其机械强度和耐热性。

主要的摩擦学改性方法有增加摩擦剂、添加润滑剂等，这些改性方式都是在高分子材料表面形成独立的分子层，使外部的力和高分子分子之间的作用力相互减弱，从而达到改善材料摩擦学性能的目的。

3. 功能改性高分子材料还可以通过功能改性的方式提高其特殊性能。

这里的功能指的是材料在特定环境下应展现出的某些性质，涉及到化学、热学、电学、磁学等方面。

其中电学改性就是指在高分子中添加导电性材料，提高其导电率，可以用于生产柔性电子器件，半导体套件等领域。

热学改性是指在高分子中添加热敏媒质，当受到一定范围内的温度波动时，高分子材料的形态、构成和性质就会发生巨变，实现热力传感和调控。

二、高分子材料改性应用案例1. 导电性改性导电性改性主要应用于柔性电子器件的制备中，如智能手环、智能手表等。

纳米材料的特性和应用摘要本文简要介绍了纳米材料的分类及特性，并对纳米材料在化工、生物医学、环境、食品等领域的应用进行了综述，最后对纳米材料的发展趋势进行了展望。

关键词纳米材料；分类；特性；应用；发展1 引言有科学家预言, 在21 世纪纳米材料将是“最有前途的材料”, 纳米技术甚至会超过计算机和基因学, 成为“决定性技术”。

国际纳米结构材料会议于1992 年开始召开(两年一届) , 并且目前已有数种与纳米材料密切相关的国际期刊。

德国科学技术部预测到2010 年纳米技术市场为14 400 亿美元, 美国政府自2000 年克林顿总统启动国家纳米计划以来, 已经为纳米技术投资了大约20 亿美元。

同时, 欧盟在2002～2006 年期间将向纳米技术投资10 多亿美元。

日本2002 年的纳米技术开支已经从1997 年的1. 20 亿美元提高到7. 50 亿美元。

2 纳米材料及其分类纳米材料（nano- material）又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。

粒子尺寸范围在1-100 nm 之间，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。

根据三维空间中未被纳米尺度约束的自由度计，将纳米材料大致可分成四种类型，即零维的纳米粉末（颗粒和原子团簇）、一维的纳米纤维（管）、二维的纳米膜、三维的纳米块体。

3 纳米材料的特性13.1 小尺寸效应当纳米晶粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时, 周期性的边界条件将被破坏, 使其磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通粒子相比都有很大变化。

如银的熔点约为900℃, 而纳米银粉熔点仅为100℃, 一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%～50%。

3.2 表面效应纳米晶粒表面原子数和总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质变化。

纳米晶粒的减小, 导致其表面热、表面能及表面结合能都迅速增大, 致使它表现出很高的活性,如日本帝国化工公司生产的T iO2平均粒径为15 nm , 比表面积高达80～110 m2/g 2。

6填充改性是聚合物的主要改性手段之一，通过添加无机填料使聚合物的刚性、耐热性、尺寸稳定性得到改善。

近年来随着填料粒子的表面处理技术，特别是填料粒子的超微细化开发和应用，聚合物的填充改性已从最初简单的增量增强，上升到增强增韧的新高度；从单纯注重力学性能的提高，上升到开发功能性复合材料。

纵观塑料工业使用的粉体材料的种类和用量，碳酸钙的用量占全部粉体填料的70%以上，而且在相当长的时间里，这种地位是其它填料不可替代的。

近年来，随着纳米级无机粒子在我国的出现，利用纳米粒子的特性对高分子材料改性的研究也日见活跃。

其中对纳米CaCO 3这一新型固体材料填充塑料的研究也日益增多。

纳米CaCO 3的粒径在1-100nm 之间，由于纳米CaCO 3粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通CaCO 3不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。

在磁性、催化性、光阻性和熔点等方面与常规材料相比显示出优越性能，将其填充到橡胶、塑料中，能使制品表面光艳，拉伸强度及直角撕裂强度高，耐弯曲，龟裂性良好，是良好的白色增强性填料。

因此，在发达国家纳米级CaCO 3已在中高档塑料制品中得到了普遍的应用。

1纳米CaCO 3的性能纳米CaCO 3的主要性能指标与普通碳酸钙的对比结果如表1所示。

2纳米CaCO 3的表面处理一般认为纳米材料的粒径越小越能体现出纳米粒子的性质，但是，粒子的纳米化，其本身也存在着两个缺陷：一是纳米CaCO 3粒子粒径越小，表面上的原子数越多，则表面能越高，吸附作用越强，根据能量最小原理，各个粒子间要相互团聚，形成团聚体，因此，在应用过程中是以团聚体的形式存在的，无法在聚合物基体中很好地分散，从而失去增强增韧聚合物的目纳米CaCO 3及其对塑料改性的研究*杜素梅任凤梅周正发徐卫兵合肥工业大学化工学院高分子科学与工程系安徽合肥230009摘要：简要介绍了纳米Ca CO 3的性能及表面处理，重点介绍了纳米Ca CO 3在塑料中的应用现状及增韧增强机理。

环境领域
用于水处理、空气净化等，如纳米滤膜 、纳米催化剂等。
02
高分子材料改性简介
高分子材料定义与分类
高分子材料定义
高分子材料是由大量分子或原子以共价键结合而成的长链状大分子化合物，具 有独特的物理和化学性质。
高分子材料分类
根据来源和性质，高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类 。天然高分子材料如纤维素、橡胶、蛋白质等；合成高分子材料如塑料、合成 纤维、合成橡胶等。
率。
纳米复合材料相容性
利用纳米技术制备高分子复合材料时，通过优化纳米粒子与基体的相容性，可以降低成 型过程中的温度和压力。相容性的提高有助于减少界面张力，促进ห้องสมุดไป่ตู้料在加工过程中的
流动和成型。
提高制品尺寸精度和表面质量
纳米粒子增强增韧
通过向高分子材料中添加具有增强和增韧作用的纳米粒子，如纳米橡胶、纳米弹性体等，可以提高制 品的尺寸精度和表面质量。这些纳米粒子能够增加材料的韧性，减少制品在加工过程中的变形和开裂 现象。
传统改性方法回顾
01
物理改性
物理改性是通过物理手段改变高分子材料的聚集态结构或形态，从而改
善其性能。常见的物理改性方法包括填充、共混、增强、拉伸等。
02 03
化学改性
化学改性是通过化学反应在高分子链上引入新的官能团或改变其化学结 构，从而赋予高分子材料新的性能。常见的化学改性方法包括接枝、交 联、共聚、氧化等。
电性和抗静电性能。
纳米碳材料改善电学性能
02
利用纳米碳材料如纳米石墨、碳纳米管等的高导电性，改善高
分子材料的电学性能。
纳米氧化物改善电学性能
03
添加纳米氧化物如纳米氧化锌、纳米氧化锡等，提高高分子材

高分子纳米材料
高分子纳米材料是一种具有纳米尺度结构的高分子材料。

纳米尺度的特点使得高分子材料具有了许多优异的性能和应用，在材料科学领域具有广阔的前景。

高分子纳米材料的制备一般通过两种方法：一种是通过化学反应使得高分子材料在纳米尺度上发生变化；另一种是通过纳米颗粒对高分子材料进行改性。

这两种方法都能够使高分子材料具有更好的性能。

高分子纳米材料的优异性能主要体现在以下几个方面：首先，高分子纳米材料具有较大的比表面积，可以增加材料的活性表面，提高催化、吸附等性能；其次，高分子纳米材料的纳米尺度结构使得其具有很高的机械强度和硬度，可以应用于高强度材料的制备；再次，高分子纳米材料的纳米尺度颗粒能够改变材料的光学、电学和磁学性能，使得其在光电子学和磁性材料等领域具有广泛应用。

高分子纳米材料的应用十分广泛，主要包括以下几个方面：首先，在能源领域，高分子纳米材料具有较高的电导率和热导率，可以应用于太阳能电池、燃料电池等领域，提高能源转化效率；其次，在材料加工领域，高分子纳米材料的高机械强度和硬度使得其可以用于制备高强度材料，如高强度纤维和复合材料；再次，在环境保护领域，高分子纳米材料具有较好的吸附性能，可以应用于废水处理、空气净化等领域，提高环境保护效果；最后，在医药领域，高分子纳米材料可以应用于制备药物载体和医用材料，用于药物输送和组织工程方面的研究。

总之，高分子纳米材料是一种具有纳米尺度结构的高分子材料，具有许多优异的性能和应用。

随着纳米科技的不断发展，高分子纳米材料在各个领域的应用前景将更加广阔。

·７６·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第 ４７卷
纳米技术在高分子材料中的应用浅谈
马鹏飞，韩生华
（山西大同大学 化学与环境工程学院，山西 大同 ０３７００９）
摘要：随着材料学的不断发展，对高分子材料越来越重视，将高分子材料中加入一些纳米粒子，获得新型改性高分子材料已经成为目前 研究的重点。采用这种方法可以使高分子材料的性能变得更加优异，使其应用范围更加广泛。 关键词：纳米技术；应用；高分子材料 中图分类号：ＴＢ３８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１５－００７６－０１
２ 纳米微粒的改良方法
科学家将纳米 高 分 子 材 料 称 为 强 大 的 “混 血 儿 ”。纳 米 粒 子粒径小，比表面 积 大，易 于 团 聚。 为 了 提 高 纳 米 添 加 剂 和 聚 合物的界面结合 力，提 高 纳 米 颗 粒 的 均 匀 分 散 能 力，需 要 对 纳 米粉体进行表面改性［４］。主要是降低粒子表面能态，消除粒子 表面电荷，提高有机相与纳米粒子的亲和力等。其主要代表性 的方法有以下几种：
（１）表 面 覆 盖 改 性。该 方 法 将 表 面 活 性 剂，例 如 硬 脂 酸 （ｓｔｅａｒｉｃａｃｉｄ）、有机硅（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、钛酸酯（ｔｉｔａｎａｔｅ）等物质，覆盖 在颗粒表面，使性质发生改变［５］。
（２）机械化学改性。即 采 用 利 用 摩 擦 粉 碎 的 方 法，使 分 子 晶格位移，活化颗粒表面，使内能增加，从而改变晶体结构和物 理化学粒子表面结构［６］。
世界上产生 的 大 量 塑 料 废 物 是 由 诸 如 聚 乙 烯 （ＨＤＰＥ或 ＬＤＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）等塑料废 料的聚合物组成。多年来，环境保护主义者一直在寻找各种方 法来克服如此大量的塑料废物被弃置到垃圾填埋场的问题［９］。 科学家通过发现添加一些纳米颗粒，可以从塑料废物中生产石 油吸附剂。该领域的研究是一项是很有前途的研究。塑料抗 老化性能差影响了其推广应用，可以在塑料中加入多种纳米添 加剂，以提高其性 能 并 增 强 其 通 用 性。 例 如 在 聚 丙 烯、聚 乙 烯 等塑料材料中添 加 了 纳 米 二 氧 化 钛，然 后 经 过 长 时 间 光 照 后， 其拉伸强度几乎没有变化。将抗菌性的纳米粒子添加到塑料 中，可以得到具有持久抗菌性的塑料。如果将此项技术实现工 业化生产，将取得很好的经济效益。