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一、前言 　　眾所周知，納米技術(shù)是國(guó)際上最近10年以來(lái)開發(fā)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它在很多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域是都得到了極大的關(guān)注，其應(yīng)用前景十分看好。尤其是納米技術(shù)應(yīng)用于材料工程領(lǐng)域，更是方興未艾，成績(jī)斐然。所謂納米材料，就是用晶粒尺寸為1~100納米（1納米=10的負(fù)9平方米）的晶體構(gòu)成的材料，由于晶粒尺寸比常規(guī)材料的晶粒細(xì)微得多，因而在其晶界上原子數(shù)多于晶粒內(nèi)部的原子數(shù)，這樣就賦于納米材料以許多特殊的優(yōu)異性能。與常規(guī)材料相比，除了具有極佳的機(jī)械力學(xué)性能以外，納米材料還呈現(xiàn)出更好的物化性能，包括光電性能，電磁性能和熱學(xué)性能等。因此，工業(yè)界對(duì)此給予廣泛的關(guān)注和重視。 　　同樣，在包裝界，對(duì)納米包裝材料的研究也受到了極大的注意，歐美日等國(guó)家都投入了大量人力物力進(jìn)行研究和開發(fā)，并已取得了令人矚目的成果。大家知道，無(wú)論是硬包裝還是軟包裝，包裝材料的陰隔性一直是一項(xiàng)重要性能，因?yàn)榘b品的貨架壽命（保質(zhì)期）與此性能直接有關(guān)。為了提高包裝材料（主要指聚合物）的陰隔性，多年以來(lái)已經(jīng)對(duì)聚合物這種高分子結(jié)構(gòu)的材料實(shí)施了很多改性研究、復(fù)合研究及加工過(guò)程的研究，取得了顯著的在果。正是在大量研究基礎(chǔ)上，現(xiàn)已在世界上開發(fā)出多達(dá)好幾百種的塑料包裝阻隔性并取得了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。但是，要使這種材料的阻隔性達(dá)到玻璃容器或金屬薄膜那樣的水平，仍然還有著相當(dāng)大的距離。當(dāng)前，納米技術(shù)的理論及應(yīng)用研究的成果為進(jìn)一步提高包裝的陰隔性開辟了一條新途徑。本文將介紹正在開發(fā)中的一類聚合物基納米復(fù)合材料，其研究目標(biāo)在于通過(guò)納米技術(shù)使得包裝材料在全面提高性能的同時(shí)使其阻隔性達(dá)到一個(gè)新水平。 　　二、基本原理 　　根據(jù)納米技術(shù)基礎(chǔ)理論可知，把納米級(jí)尺度的微粒融入到聚合物晶格陣內(nèi)部，就能提高材料的強(qiáng)度、剛度和阻隔性等。同時(shí)，與常規(guī)的其他充填型聚合物相比，納米材料的微粒充填量又是很少的。納米量級(jí)的微粒子，例如，像膠嶺土（montmorillonite clay）一類充填物，就能顯著地降低基礎(chǔ)材料的滲透性。其主要原因是基于這樣的事實(shí)，即材料中充填了板狀硅酸脂層阻礙了在材料擴(kuò)散通道中散布分子的流動(dòng)能力，由此提高材料的阻隔性。這種聚合物一粘土型納米復(fù)合材料而言，粘土具有良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，而有機(jī)化合物則具有良好的工藝加工性。 　　屬于自然狀態(tài)的硅酸脂層基團(tuán)近晶狀粘土，其俗稱是“膨脹土”（swelling clay）”,因?yàn)?，其結(jié)構(gòu)具有吸水離子和其他極性離子的能力。膠嶺土材料是由兩個(gè)四面體形硅片層融合到一個(gè)邊緣相聯(lián)的八面體形成了層融合到一個(gè)邊緣相聯(lián)的八面體形鋁片層的重迭層所組成。此重迭層被弱偶極性和塑氏力所分離，形成了中間層或長(zhǎng)通道。在膠嶺土中，八面體形側(cè)面主要充填有鋁離子，但是有些側(cè)面則充填著鎂離子或其他元素。由于八面體形側(cè)面存在鎂離子，所以整個(gè)負(fù)電荷需要由鈉離子或鈣離子等到少量中間層陽(yáng)離子來(lái)平衡，由這些中間層陽(yáng)離子充滿著整個(gè)中間層的空間。這就是膠嶺粘土材料所形成納米微粒的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 　　親水硅酸脂和通常不親水聚合物之間缺乏親合力，這就難于得到均勻的混合。天然膠嶺土是一種親水材料，與大多數(shù)有機(jī)高分子材料不相容。通過(guò)利用有機(jī)陽(yáng)離子替代中間層分子的膠嶺上。這種離子與磷離子的交叉反應(yīng)可以形成親有機(jī)物的表面。乙醇銨還能提供可與聚合物發(fā)生反應(yīng)的功能基材，并改善了聚合物與粘土材料之間界面的結(jié)合。 　　納米復(fù)合聚合材料的結(jié)構(gòu)可能分為兩類：夾層型和片層型。在前者，通過(guò)把單一伸展的高分子鏈插入硅酸脂各基層中間即可獲得排列整齊的多層相夾結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。在片層型或分層型復(fù)合材料中，各層之間迭合是可分開的，并且單一硅酸脂料中，各層之間迭合是可分開的，并且單一硅酸脂層在聚合物基體內(nèi)的合成方法有兩個(gè)。一個(gè)方法就是經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)聚合反應(yīng)，其中包括聚合反應(yīng)時(shí)緊接著單聚合物的添加；加一種方法則是通過(guò)溶液添加聚合物。聚合物添加也可以使用下述辦法達(dá)到，即通過(guò)在高于聚合物添加也可以使用下述辦法達(dá)到，即通過(guò)在高于聚合物玻璃態(tài)溫度條件下緩慢冷卻聚合物和納米微粒的混合體，形成聚合物分子鏈后在其材料熔融狀態(tài)中擴(kuò)散并融入到硅酸脂層面之間通道中。聚合物一硅酸鹽納米復(fù)合材料可以由多種聚合物材料來(lái)制造，例如，聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龍），環(huán)氧樹脂和有機(jī)玻璃等。（未完待續(xù)）