世界最早的納米塑料工業(yè)化應(yīng)用是1991年日本豐田中央研究所和尼龍樹脂廠宇部興產(chǎn)(UBE)公司共同開發(fā)的用納米尼龍—6做的汽車定時(shí)器罩,它拉開了世界納米技術(shù)快速發(fā)展的序幕。近幾年,各國企業(yè)都競(jìng)相投入人力、物力加大開發(fā)力度,加快了納米塑料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐?! ∧壳爱a(chǎn)量最大的納米塑料是納米尼龍,占絕對(duì)主導(dǎo)地位;其次是納米聚烯烴;另外,還有納米聚酯、納米紫外固化丙烯酸酯樹脂、納米聚酰亞胺、納米聚甲醛等。納米塑料主要應(yīng)用在包裝、汽車和機(jī)電工業(yè)。因?yàn)榫哂凶韪粜裕捎糜谑称繁ur包裝,延長食品保質(zhì)期;因?yàn)榫哂心蜔嵝院土己玫牧W(xué)性能,它可用作汽車零部件、儲(chǔ)油罐、燃油管道系統(tǒng)、電子接插件、導(dǎo)管、電話機(jī)殼體、工具手柄、欄桿、調(diào)理器具手把、高潤滑低流阻管道;由于其剛性高,可以做薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品,減少質(zhì)量和成本。值得一提的是它賦予材料的阻燃性。因目前塑料添加用阻燃劑大多含鹵化物,在燃燒時(shí)生成的煙霧中含有腐蝕性的鹵化氫和致癌物,因此要求采用無鹵阻燃材料的呼聲日趨高漲。用一般氫氧化鋁、氫氧化鎂無機(jī)阻燃劑時(shí)添加量太大,使材料力學(xué)性能下降過大,故采用阻燃自熄性的納米塑料是較適宜的選擇方案?! 〖{米尼龍目前,尼龍—6納米復(fù)合物主要應(yīng)用于高阻隔性包裝。美國聚酯生產(chǎn)廠依斯特曼(Eastman)化工公司和納米黏土供應(yīng)廠南諾考(Nanocor)公司共同開發(fā)了PET共擠多層吹塑用的尼龍納米復(fù)合材料Imperm,用作PET/尼龍/PET三層瓶的阻隔芯層材料,尼龍用日本三菱瓦斯化學(xué)公司的阻隔性無定型尼龍MXD6為基礎(chǔ)樹脂,加納米黏土后,大幅降低材料氣體透過率,是PET的氧透過率的1/100,已用于16盎司不消毒啤酒瓶?! mperm芯層厚度占瓶層總厚的10%,不影響瓶子要求的透明度,能保質(zhì)28周?! ×硪环N引人注目的是用于包裝的納米尼龍。美國郝尼威爾(Honeywell)公司開發(fā)的AegisOX,據(jù)稱內(nèi)含未公開的吸氧劑,AegisOX中的納米黏土作為鈍化阻隔層,適量吸氧劑作為吸氧活性劑。這種由鈍化—活性組合的材料氧透過率是尼龍—6的1/100,氧的滲入量幾乎為零?! egisOX作為三層聚酯(PET)瓶的阻隔層材料使聚酯瓶達(dá)到啤酒4個(gè)月和果汁6個(gè)月的保質(zhì)期要求,可以與玻璃瓶相媲美。這種組合技術(shù)的鈍化阻隔層能防止吸氧劑過早消耗,靠納米粒子的均勻分散使吸氧劑指向易出現(xiàn)氧的地方,提高總的阻隔效率。Honeywell公司認(rèn)為這種阻隔系統(tǒng)可與現(xiàn)有任何其他啤酒阻隔包裝競(jìng)爭(zhēng),完全滿足120天內(nèi)氧的滲入量和二氧化碳泄漏量的要求,并相信通過進(jìn)一步精心調(diào)整工藝完全可達(dá)到180天的保質(zhì)要求,這將推動(dòng)和加快啤酒包裝從玻璃瓶轉(zhuǎn)向聚酯瓶的進(jìn)程?! 〕似【破窟@個(gè)巨大的市場(chǎng)外,德國百葉(Bayer)公司正在把尼龍—6納米復(fù)合材料用作多層流延包裝膜的芯層材料,有兩個(gè)產(chǎn)品已在德國杜塞爾多夫的世界塑料工業(yè)展覽會(huì)上展出,引起了許多用戶的關(guān)注。美國優(yōu)備(UBE)公司用尼龍—6/尼龍—66共混物制備的納米尼龍對(duì)汽油、甲醇和有機(jī)溶劑的透過率是尼龍—6的1/3,已用于汽車燃油系統(tǒng)的共擠出多層燃油輸送管道,也是作為多層管的芯層材料?! 〖{米聚烯烴美國通用汽車公司(GM)的第一個(gè)汽車納米聚烯烴部件,是該公司與其他兩家經(jīng)過4年合作開發(fā),利用納米聚丙烯的高剛性、質(zhì)輕和低溫下力學(xué)強(qiáng)度基本不降低的特性開發(fā)的聚丙烯納米復(fù)合材料,已用于2002年生產(chǎn)車型的上車踏板。納米黏土含量2%—3%即可取代20%—30%滑石填充聚丙烯,而且質(zhì)量降低20%,收縮率更小,低溫韌性更佳。雖然這種應(yīng)用不十分重要,但卻被人們認(rèn)為是開發(fā)在汽車外飾件應(yīng)用的重大進(jìn)展。專家們認(rèn)為,在今后一兩年內(nèi),30%的納米聚丙烯將用于汽車工業(yè),取代現(xiàn)有聚丙烯改性材料,然后轉(zhuǎn)向取代金屬和工程塑料?! ‖F(xiàn)在已有公司推出利用納米聚丙烯的阻隔性做食品包裝材料的工業(yè)化產(chǎn)品。他們以乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)為基礎(chǔ)樹脂,用熔融共混法加入3%—5%納米硅酸鹽,能顯著降低材料釋放熱量和防止燃燒時(shí)塑料滴落,并具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性和熱穩(wěn)定性,在電線、電纜工業(yè)上有良好的應(yīng)用前景?! 〖{米PETPET具有較好的氣體阻隔性和機(jī)械成型性,且無毒,常常以塑料薄膜和瓶子的形式用于食品、飲料等的包裝;但PET的阻隔性能不足以滿足啤酒和某些食品包裝的要求,需要進(jìn)一步提高PET的阻隔性。納米技術(shù)是提高PET阻隔性的一個(gè)行之有效的方法。據(jù)文獻(xiàn)介紹,美國Eastman公司已與Nanocor公司合作開發(fā)基于PET的用于包裝的納米復(fù)合材料。Eastman公司為了改良PET包裝材料,自1995年以來一直在開發(fā)熱塑性塑料納米復(fù)合材料技術(shù)。納米復(fù)合材料含有被粉碎得極細(xì)微的黏土顆粒,當(dāng)這些顆粒分散到樹脂中后,其小部分可能會(huì)使樹脂的強(qiáng)度、阻隔性和耐熱性得到加強(qiáng),同時(shí)保持其透明性。這兩家公司希望盡快開發(fā)出用于包裝的第一種納米復(fù)合材料??傊?,納米塑料是一種新型、低成本、升級(jí)換代的改性塑料,其應(yīng)用前景十分廣闊。
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