纳米SiO2在塑料行业中的应用 （安徽敬业纳米科技有限公司）
一． 纳米的概念
所谓“纳米”，就是法定计量中一种长度单位的名称，其单位符号为nm 。1nm 等于10亿分之一米，即相当于10个氢原子排成直线的长度。当材料的粒径为0.1-100nm 时，统称为纳米材料。纳米材料按颗粒尺寸的大小可划分为3个等级：粒径为10-100nm 称为纳米级；粒径处于2-10nm 范围的称为分子级；粒径小于2nm 的称为原子级。 科学家发现，当物质结构单元(如晶粒或孔隙) 小到纳米量级时，物质的性能发生了重大变化，不仅大大改善了原有材料的性能，甚至具有了新的性能或效应。由于纳米颗粒的小尺寸效应、表面效应、宏观量子遂道效应，使纳米材料具有了常规材料所没有的特殊性能。例如，1g 普通的纳米材料，如果将其铺展开来，可以达到200㎡以上，如此大的比表面积将会赋予纳米材料很多独特的性能。
一般说来，纳米技术是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵和安排原子、分子来创造物质。因此，纳米塑料是指无机纳米粒子以纳米级尺寸(一般为1-100nm) 均匀分散在聚合物基体树脂中形成的复合材料，也被称为聚合物基纳米复合材料。由于纳米粒子尺寸小，彼此间距离非常近，因此，具有独特的量子尺寸效应、表面效应、界面效应、体积效应、宏观量子隧道效应、小尺寸效应和超塑性，从而使纳米塑料具有独特的物理力学性能，成为复合材料发展的最前端产品之一。
二． 纳米SiO2的理化指标
安徽敬业纳米科技有限公司自2005年建厂以来一直从事纳米SiO2研究和生产，JY100-05产品是KH-570偶联剂对纳米SiO2粒子进行液相原位表面改性的疏水性产品。
主要的理化指标如下：
三． 纳米SiO2在塑料行业中的应用
根据塑料的基体树脂不同，纳米塑料可分类为：纳米尼龙、纳米聚烯烃、纳米聚酯、纳米聚甲醛等。世界上最早的纳米塑料工业化应用是1991年日本丰田中央研究所和尼龙树脂厂宇部兴产(UBE)公司共同开发的、用做汽车定时器罩的纳米尼龙6，从此拉开了纳米塑料快速发展的序幕。近几年来，世界各国都竞相投入资金和人力，加大了纳米塑料的开发力度和产业化步伐，特别是工业发达国家，目前已经形成了一个纳米塑料产业。而国内的纳米塑料产业才刚刚起步。
与原来的基体树脂相比，纳米塑料提高了材料的力学性能和热性能；复合材料的弯曲模量(刚性) 可提高1.5-2倍，摩擦和耐磨损性及耐热性也得到提高，热变形温度可上升几十度，热膨胀系数则下降为原来的一半。同时，纳米复合材料具有更多、更高的功能性，如阻隔性、阻燃性等。复合材料的透明性、着色性、导电性和磁性能也得到了相应的提高。纳米粒子的加入也提高了复合材料的阻燃等级，使材料对二氧化碳、氧的透过率下降。另外，纳米粒子填充聚合物还能提高复合材料的尺寸稳定性。
纳米塑料的无机纳米粒子加入量较小，一般为2%-5%，仅为通常无机填料改性时加入量的1/10左右，因而复合材料的密度与原来树脂相比几乎不变或增加很小。因此，不会因密度增加过多而增加下游塑料加工厂的成本，也没有因填料过多导致其他性能下降的弊病。由于纳米粒子尺寸小，因此成型加工和回收时几乎不发生断裂破损，具有良好的可回收性。 1. 应用领域：
SiO2/塑料具有一般工程塑料所不具备的优异性能，因此是一种高科技的新材料，具有优异的综合性能、广阔的开发和应用前景，广泛应用于有关领域：
A 在航空领域可作飞机上的各种开关、熔断器、调谐器、继电器、接插件、座椅支架、仪表板、集成电路盒、空调器等的另件;
B 在通讯领域可作电话交换设备的接线板、配电盘、接插件、电容器壳体以及各种电话的天线护套等;
C 在食品领域作啤酒瓶、肉类和奶酪制品的包装材料等;
D 汽车零部件；
E 在其他领域可作变压器骨架、线圈骨架、高性能管材、温控开关部件、温控保护器、电熨斗手柄、电烤炉部件、散热器部件、节能灯座等。 2. 应用个例：
A 纳米
SiO2改性聚丙烯（PP ）
燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，实验结果：
B 纳米SiO2改性PE 薄膜
某公司用JY100-05型纳米SiO2用于PE 薄膜，起到抗粘连﹑抗老化﹑增强等作用。其中拉伸强度提高近9倍。PE 薄膜中JY100-05添加量为0.7%。 C 纳米SiO2改性尼龙-6
纳米SiO2/尼龙-6与普通尼龙-6相比具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性、尺寸稳定性好、阻隔性能好等特点，性能超过普通尼龙6，并且具有良好的加工性能。纳米SiO2/尼龙6与普通玻璃纤维增强和矿物增强尼龙6相比，比重低、耐磨性好。纳米SiO2/尼龙6还可制备玻璃纤维增强和普通矿物增强等改性纳米SiO2/尼龙6， 其性能更加优异。纳米SiO2/尼龙6其应用领域非常广泛，可用于制造汽车零部件，尤其是发动机内耐热性能要求高的零件，还用于办公用品、电子电器、日用品领域以及制造管道挤出制品等。
D 纳米SiO2对HDPE 增强增韧
四川师范大学化学与生命科学学院，实验结果：
3. 使用方法：
1． 将纳米二氧化硅粉体JY100-05与聚合物在密炼机或开炼机中混合均匀后，用双螺
杆挤出机混炼挤出即可。
2． 如果聚合物原料是粉状，可将JY100-05与其在混合机内混合均匀后，用双螺杆挤
出机混炼挤出即可。
参考文献：
1. 张成波, 李青山, 王建伟＜聚丙烯(PP) / 纳米二氧化硅SiO2复合材料的制备及其性能
研究＞燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 燕山大学材料科学与工程学院高分子材料科学与工程系, 河北秦皇岛
2. 陈兴明, 肖波, 朱世富 , 赵北＜纳米级SiO2 粒子对HDPE 增强增韧研究＞四川师范大
学化学与生命科学学院, 四川成都 3. 联系电话：[1**********] 陈敬
纳米SiO2在塑料行业中的应用 （安徽敬业纳米科技有限公司）
一． 纳米的概念
所谓“纳米”，就是法定计量中一种长度单位的名称，其单位符号为nm 。1nm 等于10亿分之一米，即相当于10个氢原子排成直线的长度。当材料的粒径为0.1-100nm 时，统称为纳米材料。纳米材料按颗粒尺寸的大小可划分为3个等级：粒径为10-100nm 称为纳米级；粒径处于2-10nm 范围的称为分子级；粒径小于2nm 的称为原子级。 科学家发现，当物质结构单元(如晶粒或孔隙) 小到纳米量级时，物质的性能发生了重大变化，不仅大大改善了原有材料的性能，甚至具有了新的性能或效应。由于纳米颗粒的小尺寸效应、表面效应、宏观量子遂道效应，使纳米材料具有了常规材料所没有的特殊性能。例如，1g 普通的纳米材料，如果将其铺展开来，可以达到200㎡以上，如此大的比表面积将会赋予纳米材料很多独特的性能。
一般说来，纳米技术是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵和安排原子、分子来创造物质。因此，纳米塑料是指无机纳米粒子以纳米级尺寸(一般为1-100nm) 均匀分散在聚合物基体树脂中形成的复合材料，也被称为聚合物基纳米复合材料。由于纳米粒子尺寸小，彼此间距离非常近，因此，具有独特的量子尺寸效应、表面效应、界面效应、体积效应、宏观量子隧道效应、小尺寸效应和超塑性，从而使纳米塑料具有独特的物理力学性能，成为复合材料发展的最前端产品之一。
二． 纳米SiO2的理化指标
安徽敬业纳米科技有限公司自2005年建厂以来一直从事纳米SiO2研究和生产，JY100-05产品是KH-570偶联剂对纳米SiO2粒子进行液相原位表面改性的疏水性产品。
主要的理化指标如下：
三． 纳米SiO2在塑料行业中的应用
根据塑料的基体树脂不同，纳米塑料可分类为：纳米尼龙、纳米聚烯烃、纳米聚酯、纳米聚甲醛等。世界上最早的纳米塑料工业化应用是1991年日本丰田中央研究所和尼龙树脂厂宇部兴产(UBE)公司共同开发的、用做汽车定时器罩的纳米尼龙6，从此拉开了纳米塑料快速发展的序幕。近几年来，世界各国都竞相投入资金和人力，加大了纳米塑料的开发力度和产业化步伐，特别是工业发达国家，目前已经形成了一个纳米塑料产业。而国内的纳米塑料产业才刚刚起步。
与原来的基体树脂相比，纳米塑料提高了材料的力学性能和热性能；复合材料的弯曲模量(刚性) 可提高1.5-2倍，摩擦和耐磨损性及耐热性也得到提高，热变形温度可上升几十度，热膨胀系数则下降为原来的一半。同时，纳米复合材料具有更多、更高的功能性，如阻隔性、阻燃性等。复合材料的透明性、着色性、导电性和磁性能也得到了相应的提高。纳米粒子的加入也提高了复合材料的阻燃等级，使材料对二氧化碳、氧的透过率下降。另外，纳米粒子填充聚合物还能提高复合材料的尺寸稳定性。
纳米塑料的无机纳米粒子加入量较小，一般为2%-5%，仅为通常无机填料改性时加入量的1/10左右，因而复合材料的密度与原来树脂相比几乎不变或增加很小。因此，不会因密度增加过多而增加下游塑料加工厂的成本，也没有因填料过多导致其他性能下降的弊病。由于纳米粒子尺寸小，因此成型加工和回收时几乎不发生断裂破损，具有良好的可回收性。 1. 应用领域：
SiO2/塑料具有一般工程塑料所不具备的优异性能，因此是一种高科技的新材料，具有优异的综合性能、广阔的开发和应用前景，广泛应用于有关领域：
A 在航空领域可作飞机上的各种开关、熔断器、调谐器、继电器、接插件、座椅支架、仪表板、集成电路盒、空调器等的另件;
B 在通讯领域可作电话交换设备的接线板、配电盘、接插件、电容器壳体以及各种电话的天线护套等;
C 在食品领域作啤酒瓶、肉类和奶酪制品的包装材料等;
D 汽车零部件；
E 在其他领域可作变压器骨架、线圈骨架、高性能管材、温控开关部件、温控保护器、电熨斗手柄、电烤炉部件、散热器部件、节能灯座等。 2. 应用个例：
A 纳米
SiO2改性聚丙烯（PP ）
燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，实验结果：
B 纳米SiO2改性PE 薄膜
某公司用JY100-05型纳米SiO2用于PE 薄膜，起到抗粘连﹑抗老化﹑增强等作用。其中拉伸强度提高近9倍。PE 薄膜中JY100-05添加量为0.7%。 C 纳米SiO2改性尼龙-6
纳米SiO2/尼龙-6与普通尼龙-6相比具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性、尺寸稳定性好、阻隔性能好等特点，性能超过普通尼龙6，并且具有良好的加工性能。纳米SiO2/尼龙6与普通玻璃纤维增强和矿物增强尼龙6相比，比重低、耐磨性好。纳米SiO2/尼龙6还可制备玻璃纤维增强和普通矿物增强等改性纳米SiO2/尼龙6， 其性能更加优异。纳米SiO2/尼龙6其应用领域非常广泛，可用于制造汽车零部件，尤其是发动机内耐热性能要求高的零件，还用于办公用品、电子电器、日用品领域以及制造管道挤出制品等。
D 纳米SiO2对HDPE 增强增韧
四川师范大学化学与生命科学学院，实验结果：
3. 使用方法：
1． 将纳米二氧化硅粉体JY100-05与聚合物在密炼机或开炼机中混合均匀后，用双螺
杆挤出机混炼挤出即可。
2． 如果聚合物原料是粉状，可将JY100-05与其在混合机内混合均匀后，用双螺杆挤
出机混炼挤出即可。
参考文献：
1. 张成波, 李青山, 王建伟＜聚丙烯(PP) / 纳米二氧化硅SiO2复合材料的制备及其性能
研究＞燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 燕山大学材料科学与工程学院高分子材料科学与工程系, 河北秦皇岛
2. 陈兴明, 肖波, 朱世富 , 赵北＜纳米级SiO2 粒子对HDPE 增强增韧研究＞四川师范大
学化学与生命科学学院, 四川成都 3. 联系电话：[1**********] 陈敬