[专家介绍]李毕忠博士，男，现任北京崇高纳米科技有限公司董事长、总经理。北京大学毕业，获化学学士、硕士、博士；中科院化学所高分子物理博士后，中国科学院“青年科学家奖”、“优秀青年”。他长期从事纳米材料和高分子材料研究开发和产业化，历任中科院化学所研究员，中科院理化所研究员、博士生导师，工程塑料国家工程研究中心副主任，海尔科化工程塑料国家工程研究中心有限公司总工程师等，日本理化学研究所访问研究员，美国国家标准和技术研究院访问科学家，享受国务院政府特殊津贴。主持和完成20多项国家级和省部级科技项目，获10多项国内外专利，发表50多篇论文，在抗菌材料、纳米材料、纳米塑料、工程塑料等研究开发应用中有突出成绩，为相关产业作出了重要贡献。与海尔集团合作的“抗菌系列家电及抗菌塑料研制应用”获2000年国家科技进步二等奖，山东省科技进步一等奖；“细旦、超细旦丙纶长丝研究开发及应用” 获中科院科技进步一等奖。兼任中国抗菌材料和制品协会副理事长、专家委员会主任，中国工程塑料工业协会常务理事、专家委员会委员，中国塑料加工工业协会专家委员会抗菌材料纳米材料专家、改性塑料专委会常务理事，中国复合材料学会聚合物基专委会委员，国家塑料标准化委员会塑料老化分会委员，《塑料助剂》，《塑料》、《化工新型材料》、《塑料制造》编委。国家科技部、国家发改委新材料技术领域专家。
1、 前言
近年来，粘土（蒙脱土）剥离成纳米级厚度的层状硅酸盐并分散在聚合物基体中的粘土/塑料复合体系的制备技术发展很快，并在工程塑料、塑料包装等许多领域呈现出良好的应用前景。聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构、性能及应用等许多方面优于普通聚合物材料，是当今聚合物材料基础研究和应用开发的热点[1]。
由于粘土具有层状物质的特殊结构，我们可以采用化学或物理的方法将某些离子、分子、或大分子插入其层间空间，在聚合热和剪切力的作用下将层状硅酸盐剥离成纳米基本结构单元分散在聚合物基体中。制备纳米复合塑料的这种方法，在上世纪八十年代末由日本丰田研究中心以尼龙为主要聚合物对象进行研究后，美国康奈尔大学、密执安州立大学、中国科学院化学研究所等均对这一体系进行了大量研究，在高阻隔包装、耐热塑料等应用方面已部分实现工业化。与纯尼龙-6相比，尼龙-6纳米复合材料的弹性模量和拉伸强度有一定提高，热性能提高显著，热变型温度从65℃提高至152℃[2]。
国内外已有专著、综述和研究论文对聚合物纳米复合材料的制备、性能表征、应用等作了报道[1，3-8]。迄今已有越来越多的粘土/聚合物纳米复合材料体系得到研究和开发，如：粘土/尼龙、粘土/热塑性聚酯、粘土/聚丙烯、粘土/超高分子量聚乙烯、粘土/聚苯乙烯、粘土/低分子液晶、粘土/聚苯胺、粘土/热固性塑料（如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯）、粘土/橡胶（聚氨酯、硅橡胶、丁腈橡胶）等[1]，但是，具有较大产业化价值和已经实现规模生产的报道不多。其主要原因，一是粘土/塑料纳米复合材料的工业化生产技术开发投入巨大，开发周期较长；二是所开发的纳米复合塑料新材料的应用市场需要培养，过程漫长。本文根据笔者所掌握的资料，结合自身的工作经验，介绍几种目前有较强应用背景、市场前景较明确的粘土/塑料纳米复合材料。挂一漏万，敬请指正。
2、 粘土/塑料纳米复合材料制备原理
某些无机矿物材料，如石墨、云母、金属系氧化物、层状硅酸盐等，具有层状结构。片层之间的重复间距一般为0.1—3.0纳米之间。各片层存在弱的负电性，在片层的表面吸附着金属离子（如Na+, K+, Ca2+, Mg2+）达到电中性。到目前为止，蒙脱土、高岭土、海泡石等几种层状硅酸盐已用于聚合物/层状硅酸盐的纳米复合材料制备。图1是层状硅酸盐层状晶体的理想结构示意图。
图1，蒙脱土的晶体理想结构示意图
高分子的分子链回转半径为数十纳米，要使它在制备纳米复合材料的过程中进入层间空间，必须先扩展层间距。实践中，某些阳离子有机化合物，如烷基链季铵盐等，常被用来插层处理层状硅酸盐。有机季铵盐插入层间，一方面增大层间距，另一方面使层状硅酸盐由亲水性变得亲油性。这样，聚合物单体和聚合物分子链就容易插入层间，最终实现纳米复合。有机插层剂的类型、分子结构的设计必须满足聚合物和插层工艺的要求，才能获得良好的插层效果。
层状硅酸盐插层复合分为单体插层聚合和聚合物插层分散两大技术。插层聚合是指单体插入有机化层状硅酸盐层间，再发生聚合反应。按聚合类型分类，它还可以分为插层加聚和插层缩聚。聚合物插层是指聚合物分子插入有机化层间，形成纳米复合材料。按插层发生的条件，聚合物插层还可分为溶液插层和熔体插层。图2给出层状硅酸盐分散在聚合物基体中的几种存在状态。达到纳米复合的层状硅酸盐/聚合物体系应具有图中c和d的状态。透射电子显微镜（TEM）可以观察纳米复合材料的形态结构，X-射线衍射则可以更多地给出层间距尺寸的定量信息。这两项分析技术的运用，对本领域的研究和应用工作起到了非常积极的促进作用。
图2，层状硅酸盐分散在聚合物基体的状态示意图。
a 不相容， b相容， c插层，d 解理
3、 几种新型粘土/塑料纳米复合材料体系
3.1 粘土/PET纳米复合材料
聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate, 缩写为PET，也称聚酯）树脂是一种产量大、用途广、价格低的聚合物。目前世界聚酯生产能力约为 30000 kt／a，主要为纺丝级树脂用于合成纤维（涤纶），一部分作为聚酯瓶及包装膜的生产原料，小部分用于制造PET工程塑料。粘土/PET纳米复合材料是一种高附加值、高性能的新型聚酯，其开发和推广将为聚酯产品提供新的增值技术。目前通过插层聚合工艺和通过熔融插层工艺，均已获得纳米PET树脂[9，10]。
A、 有机化蒙脱土的制备
分离、提纯 钠离子交换
有机阳离子、表面改性剂
混合溶剂，加热
过滤、洗涤 干燥、粉碎、包装
B、 有机化蒙脱土与PET的熔融复合
干燥、高速混合 双螺杆挤出机
分散剂 熔融共混、挤出、造粒
图3，熔融插层法制备纳米PET树脂的技术路线图[10]
纳米PET树脂所特有的无机/有机纳米复合结构导致PET分子的结晶和运动行为显著改变，从而形成优异的气体阻隔性、良好的结晶性。由于纳米无机组分的存在，纳米PET对特定波长的光折射、反射行为也发生了变化，具有防紫外线辐射、辐射红外线的特性。围绕这些新性能的利用开发，可以形成纳米PET相关产品的下游产业链。
3.1.1 纳米PET啤酒瓶等包装物
纳米PET树脂中纳米组分的阻隔效果使PET的阻气性得到了大幅度的提高。对我们试制的啤酒瓶的测试结果，纳米塑料啤酒瓶的氧气透过率为2.7x10-5cm3/m2.atom.24hr，对应的瓶级PET塑料瓶的氧气透过率为3.5 x10-5cm3/m2.atom.24hr，阻隔氧气的性能提高了30%。在巴氏杀菌条件下测试（耐热温度达到68°C，可耐压力达到0.25MPa，30分钟）无变形，可适用于在现有玻璃瓶灌装啤酒生产线的巴氏杀菌工艺对塑料瓶耐热性的要求。试制的纳米塑料啤酒瓶已在生产厂现场装酒，用纳米塑料啤酒瓶装啤酒并杀菌后，品质合格，达到了满足啤酒包装的要求，现在可进行小批量试制和投放市场。
3.1.2 PET工程塑料系列
我们以特性粘度为0.80的PET树脂为原料，获得纳米PET改性树脂，并进一步通过双螺杆共混获得30%玻纤增强的阻燃PET。所制得的纳米PET树脂经DSC升温测试（升温速度5℃/min），升温结晶熔融峰为250-251℃，起始熔融温度为239-241℃，并且有较大的吸热量（达80J/g）。表2列出了几组不同纳米PET阻燃增强工程塑料的性能数据。
表2，纳米PET阻燃增强工程塑料（G30）性能（成型模具温度为90℃）
Table 2, Properties of FR-PET (G30) prepared with nano-PET
(mould temp. 90℃)
样品编号 1# 2# 3# 4#（注）
1 弯曲强度（MPa）
Flexural strength 128 143 158 158
2 简支梁冲击强度（缺口），KJ/m2
Impact strength (notched) 5 6 6 -
3 简支梁冲击强度（非缺口），KJ/m2
Impact strength 16 15 21 -
4 热变形温度（1.8MPa），℃
HDT 185 220 228 219
注：改性基础树脂为聚合法纳米PET树脂
3.1.3 功能性纤维
我们利用纳米PET树脂良好的熔体强度，在改善抗菌PET纤维的可加工性的同时，其无机纳米组分赋予了纤维良好的阻挡紫外线辐射、发射远红外线性能，层状硅酸盐无机组分还具有较好的阻燃效果。所以，经纳米改性的抗菌纤维除了具有抗菌防臭作用外，还集防紫外性、远红外保暖功能、阻燃性于一身，是多功能新型合成纤维，是传统涤纶产品升级的良好材料。其纺织品在内衣、外衣、运动服装、户外休闲、及户外遮阳等方面极有发展前景。同时，还可赋予抗菌性能。
我国纤维级聚酯切片的产能近900万吨/年，已严重过剩，急需提高产品竞争力。多功能纳米改性抗菌PET纤维的开发，将为提高纺织品在内销和出口的市场中的竞争力，增强行业赢利能力提供新的商机。
3.2 粘土/PC纳米复合材料
日本帝人化学有限公司在第六届ABC中日先进高分子材料研讨会上介绍了熔融法制备粘土/聚碳酸酯纳米复合材料的工作[11]。他们将合成锂皂石用二甲基二（十八烷基）季铵盐有机化，然后用苯乙烯马来酸共聚物与之在双螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒。再将该颗粒物与PC树脂熔融共混，得到粘土/PC纳米复合材料。最终制备的几个粘土/PC材料中纳米成分含量在1.0% - 5.0%。
采用合成的锂皂石作起始原料，其优点是纯度高，结果重复性好，特别是与天然提纯的蒙脱土相比，含铁低，避免了产品发黄。与纯PC原料相比，虽然纳米PC（含5%锂皂石）的粘均分子量从2.40降至1.85 g/mol，表观分子量变小，但是，拉伸强度和模量均有提高，即从91MPa、2.15GPa提高到116MPa、4.15GPa。热性能也得到较好的保留（Tg从 149℃降至136℃，HDT从129降至116℃）。还有，作为层状硅酸盐纳米复合材料的重要特征，纳米PC的氧气透过率比纯PC低44%。帝人化学公司已开始商品化生产纳米PC，用于耐表面划痕的制品。
3.3 粘土/PP/PS纳米复合材料
德国南部化学公司和Putsch塑料公司合作在PP/PS共混体系中添加纳米粘土成分，声称首次获得了完全相容的PP/PS共混体系[12]。该产品适用于轿车的注塑内饰件，具有较好的耐划痕性、均匀的无光泽表面、良好的手感，可替代ABS喷涂件。
据南部化学公司称，在复合加工时加入了纳米添加剂Nanofil SE 3000，通过双螺杆共混挤出时纳米添加剂完全分散为1nm厚、径向长度可达500nm片层。由于纳米材料形成了巨大的比表面积（约700m2/g），PS可以以极微细的尺寸大小均匀地分散在PP基体中，并保持稳定状态。该共混体系系列产品中约含5%Nanofil SE 3000和15-25%的PS。牌号ELAN XP422具有较高的模量，弯曲模量达到1500MPa。XP515则具有良好的低温冲击性能，达到4.5kJ/vm2（-20℃，Izod），已用于加工大众轿车和奥迪轿车的暖气出风口。
4 结束语
数年前，粘土/塑料纳米复合材料的重要用途和发展前景已被学术界和工业界所重视，由此而带动了国内外数以万计的科研小组投身到这一领域的研究开发洪流中。可喜的是，粘土/塑料纳米复合材料的工业化成果和实现产业化的报道也不断听到，领先者已开始品尝到成功的喜悦。随着研究开发的深入，越来越多具有实用价值的将被进一步挖掘，并带来一系列材料和制品的革新。
参考文献：
1、 漆宗能，尚文宇. 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践. 化学工业出版社. 2002年，北京.
2、 Usuki A. et al., J. Mater. Res. 1993, 8(5):1179.
3、 Giannelis, E.P., Krishnamoorti, R., Manias, E., Polymer-silica nanocomposites: modeled systems for confined polymers and polymer brushes, Advances in Polymer Science, 1999, 138:107-147.
4、 Alexandre, M., Dubois, P., Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and use of a new class of materials, Materials Science and Engineering, 2000, 28:1-63.
5、 乔放，李强，漆宗能，王佛松. 聚酰胺/粘土纳米复合材料的制备、结构表征及性能研究. 高分子通报，1997（3）：135-143。
6、 陈光明，李强，漆宗能，王佛松. 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展. 高分子通报，1999（4）：1-10.
7、 Pinnavaia, T.G., and Beall, G.W., eds., Polymer-clay nanocomposites, John Wiley & Sons Ltd., 2000.
8、 Krishnamoorti, R., and Vaia, R.A. , Polymer Nanocomposites: Synthesis, Characterization, and Modeling, American Chemical Society, Washington DC, Oxford University Press, 2002.
9、 Ke Yangchuan, Long Chengfen, Qi Zongneng. J. Appl. Polym. Sci. 1999, 71: 1139.
10、 李毕忠，吴坤. 纳米PET树脂及其工程塑料应用. 化工新型材料，2005（1）：14-16.
11、 Hironaka K., Intercalated Polycarbonate/Clay Nanocomposites: Nanostructure Control, The Sixth China-Japan Seminar on Advanced Engineering Plastics, Polymer Alloys and Composites, p.235-238, China Engineering Plastics Industrial Association, and Japan Advanced Polymer Promotion Society, July 16-18, 2005, Ningbo, China.
12、 Nano Additives Developed for Scratch-resistant PP/PS Blends, Plastics Additives & Compounding, 2005( May/June):14.
1、 前言
近年来，粘土（蒙脱土）剥离成纳米级厚度的层状硅酸盐并分散在聚合物基体中的粘土/塑料复合体系的制备技术发展很快，并在工程塑料、塑料包装等许多领域呈现出良好的应用前景。聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构、性能及应用等许多方面优于普通聚合物材料，是当今聚合物材料基础研究和应用开发的热点[1]。
由于粘土具有层状物质的特殊结构，我们可以采用化学或物理的方法将某些离子、分子、或大分子插入其层间空间，在聚合热和剪切力的作用下将层状硅酸盐剥离成纳米基本结构单元分散在聚合物基体中。制备纳米复合塑料的这种方法，在上世纪八十年代末由日本丰田研究中心以尼龙为主要聚合物对象进行研究后，美国康奈尔大学、密执安州立大学、中国科学院化学研究所等均对这一体系进行了大量研究，在高阻隔包装、耐热塑料等应用方面已部分实现工业化。与纯尼龙-6相比，尼龙-6纳米复合材料的弹性模量和拉伸强度有一定提高，热性能提高显著，热变型温度从65℃提高至152℃[2]。
国内外已有专著、综述和研究论文对聚合物纳米复合材料的制备、性能表征、应用等作了报道[1，3-8]。迄今已有越来越多的粘土/聚合物纳米复合材料体系得到研究和开发，如：粘土/尼龙、粘土/热塑性聚酯、粘土/聚丙烯、粘土/超高分子量聚乙烯、粘土/聚苯乙烯、粘土/低分子液晶、粘土/聚苯胺、粘土/热固性塑料（如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯）、粘土/橡胶（聚氨酯、硅橡胶、丁腈橡胶）等[1]，但是，具有较大产业化价值和已经实现规模生产的报道不多。其主要原因，一是粘土/塑料纳米复合材料的工业化生产技术开发投入巨大，开发周期较长；二是所开发的纳米复合塑料新材料的应用市场需要培养，过程漫长。本文根据笔者所掌握的资料，结合自身的工作经验，介绍几种目前有较强应用背景、市场前景较明确的粘土/塑料纳米复合材料。挂一漏万，敬请指正。
2、 粘土/塑料纳米复合材料制备原理
某些无机矿物材料，如石墨、云母、金属系氧化物、层状硅酸盐等，具有层状结构。片层之间的重复间距一般为0.1—3.0纳米之间。各片层存在弱的负电性，在片层的表面吸附着金属离子（如Na+, K+, Ca2+, Mg2+）达到电中性。到目前为止，蒙脱土、高岭土、海泡石等几种层状硅酸盐已用于聚合物/层状硅酸盐的纳米复合材料制备。图1是层状硅酸盐层状晶体的理想结构示意图。
图1，蒙脱土的晶体理想结构示意图
高分子的分子链回转半径为数十纳米，要使它在制备纳米复合材料的过程中进入层间空间，必须先扩展层间距。实践中，某些阳离子有机化合物，如烷基链季铵盐等，常被用来插层处理层状硅酸盐。有机季铵盐插入层间，一方面增大层间距，另一方面使层状硅酸盐由亲水性变得亲油性。这样，聚合物单体和聚合物分子链就容易插入层间，最终实现纳米复合。有机插层剂的类型、分子结构的设计必须满足聚合物和插层工艺的要求，才能获得良好的插层效果。
层状硅酸盐插层复合分为单体插层聚合和聚合物插层分散两大技术。插层聚合是指单体插入有机化层状硅酸盐层间，再发生聚合反应。按聚合类型分类，它还可以分为插层加聚和插层缩聚。聚合物插层是指聚合物分子插入有机化层间，形成纳米复合材料。按插层发生的条件，聚合物插层还可分为溶液插层和熔体插层。图2给出层状硅酸盐分散在聚合物基体中的几种存在状态。达到纳米复合的层状硅酸盐/聚合物体系应具有图中c和d的状态。透射电子显微镜（TEM）可以观察纳米复合材料的形态结构，X-射线衍射则可以更多地给出层间距尺寸的定量信息。这两项分析技术的运用，对本领域的研究和应用工作起到了非常积极的促进作用。
图2，层状硅酸盐分散在聚合物基体的状态示意图。
a 不相容， b相容， c插层，d 解理
3、 几种新型粘土/塑料纳米复合材料体系
3.1 粘土/PET纳米复合材料
聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate, 缩写为PET，也称聚酯）树脂是一种产量大、用途广、价格低的聚合物。目前世界聚酯生产能力约为 30000 kt／a，主要为纺丝级树脂用于合成纤维（涤纶），一部分作为聚酯瓶及包装膜的生产原料，小部分用于制造PET工程塑料。粘土/PET纳米复合材料是一种高附加值、高性能的新型聚酯，其开发和推广将为聚酯产品提供新的增值技术。目前通过插层聚合工艺和通过熔融插层工艺，均已获得纳米PET树脂[9，10]。
A、 有机化蒙脱土的制备
分离、提纯 钠离子交换
有机阳离子、表面改性剂
混合溶剂，加热
过滤、洗涤 干燥、粉碎、包装
B、 有机化蒙脱土与PET的熔融复合
干燥、高速混合 双螺杆挤出机
分散剂 熔融共混、挤出、造粒
图3，熔融插层法制备纳米PET树脂的技术路线图[10]
纳米PET树脂所特有的无机/有机纳米复合结构导致PET分子的结晶和运动行为显著改变，从而形成优异的气体阻隔性、良好的结晶性。由于纳米无机组分的存在，纳米PET对特定波长的光折射、反射行为也发生了变化，具有防紫外线辐射、辐射红外线的特性。围绕这些新性能的利用开发，可以形成纳米PET相关产品的下游产业链。
3.1.1 纳米PET啤酒瓶等包装物
纳米PET树脂中纳米组分的阻隔效果使PET的阻气性得到了大幅度的提高。对我们试制的啤酒瓶的测试结果，纳米塑料啤酒瓶的氧气透过率为2.7x10-5cm3/m2.atom.24hr，对应的瓶级PET塑料瓶的氧气透过率为3.5 x10-5cm3/m2.atom.24hr，阻隔氧气的性能提高了30%。在巴氏杀菌条件下测试（耐热温度达到68°C，可耐压力达到0.25MPa，30分钟）无变形，可适用于在现有玻璃瓶灌装啤酒生产线的巴氏杀菌工艺对塑料瓶耐热性的要求。试制的纳米塑料啤酒瓶已在生产厂现场装酒，用纳米塑料啤酒瓶装啤酒并杀菌后，品质合格，达到了满足啤酒包装的要求，现在可进行小批量试制和投放市场。
3.1.2 PET工程塑料系列
我们以特性粘度为0.80的PET树脂为原料，获得纳米PET改性树脂，并进一步通过双螺杆共混获得30%玻纤增强的阻燃PET。所制得的纳米PET树脂经DSC升温测试（升温速度5℃/min），升温结晶熔融峰为250-251℃，起始熔融温度为239-241℃，并且有较大的吸热量（达80J/g）。表2列出了几组不同纳米PET阻燃增强工程塑料的性能数据。
表2，纳米PET阻燃增强工程塑料（G30）性能（成型模具温度为90℃）
Table 2, Properties of FR-PET (G30) prepared with nano-PET
(mould temp. 90℃)
样品编号 1# 2# 3# 4#（注）
1 弯曲强度（MPa）
Flexural strength 128 143 158 158
2 简支梁冲击强度（缺口），KJ/m2
Impact strength (notched) 5 6 6 -
3 简支梁冲击强度（非缺口），KJ/m2
Impact strength 16 15 21 -
4 热变形温度（1.8MPa），℃
HDT 185 220 228 219
注：改性基础树脂为聚合法纳米PET树脂
3.1.3 功能性纤维
我们利用纳米PET树脂良好的熔体强度，在改善抗菌PET纤维的可加工性的同时，其无机纳米组分赋予了纤维良好的阻挡紫外线辐射、发射远红外线性能，层状硅酸盐无机组分还具有较好的阻燃效果。所以，经纳米改性的抗菌纤维除了具有抗菌防臭作用外，还集防紫外性、远红外保暖功能、阻燃性于一身，是多功能新型合成纤维，是传统涤纶产品升级的良好材料。其纺织品在内衣、外衣、运动服装、户外休闲、及户外遮阳等方面极有发展前景。同时，还可赋予抗菌性能。
我国纤维级聚酯切片的产能近900万吨/年，已严重过剩，急需提高产品竞争力。多功能纳米改性抗菌PET纤维的开发，将为提高纺织品在内销和出口的市场中的竞争力，增强行业赢利能力提供新的商机。
3.2 粘土/PC纳米复合材料
日本帝人化学有限公司在第六届ABC中日先进高分子材料研讨会上介绍了熔融法制备粘土/聚碳酸酯纳米复合材料的工作[11]。他们将合成锂皂石用二甲基二（十八烷基）季铵盐有机化，然后用苯乙烯马来酸共聚物与之在双螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒。再将该颗粒物与PC树脂熔融共混，得到粘土/PC纳米复合材料。最终制备的几个粘土/PC材料中纳米成分含量在1.0% - 5.0%。
采用合成的锂皂石作起始原料，其优点是纯度高，结果重复性好，特别是与天然提纯的蒙脱土相比，含铁低，避免了产品发黄。与纯PC原料相比，虽然纳米PC（含5%锂皂石）的粘均分子量从2.40降至1.85 g/mol，表观分子量变小，但是，拉伸强度和模量均有提高，即从91MPa、2.15GPa提高到116MPa、4.15GPa。热性能也得到较好的保留（Tg从 149℃降至136℃，HDT从129降至116℃）。还有，作为层状硅酸盐纳米复合材料的重要特征，纳米PC的氧气透过率比纯PC低44%。帝人化学公司已开始商品化生产纳米PC，用于耐表面划痕的制品。
3.3 粘土/PP/PS纳米复合材料
德国南部化学公司和Putsch塑料公司合作在PP/PS共混体系中添加纳米粘土成分，声称首次获得了完全相容的PP/PS共混体系[12]。该产品适用于轿车的注塑内饰件，具有较好的耐划痕性、均匀的无光泽表面、良好的手感，可替代ABS喷涂件。
据南部化学公司称，在复合加工时加入了纳米添加剂Nanofil SE 3000，通过双螺杆共混挤出时纳米添加剂完全分散为1nm厚、径向长度可达500nm片层。由于纳米材料形成了巨大的比表面积（约700m2/g），PS可以以极微细的尺寸大小均匀地分散在PP基体中，并保持稳定状态。该共混体系系列产品中约含5%Nanofil SE 3000和15-25%的PS。牌号ELAN XP422具有较高的模量，弯曲模量达到1500MPa。XP515则具有良好的低温冲击性能，达到4.5kJ/vm2（-20℃，Izod），已用于加工大众轿车和奥迪轿车的暖气出风口。
4 结束语
数年前，粘土/塑料纳米复合材料的重要用途和发展前景已被学术界和工业界所重视，由此而带动了国内外数以万计的科研小组投身到这一领域的研究开发洪流中。可喜的是，粘土/塑料纳米复合材料的工业化成果和实现产业化的报道也不断听到，领先者已开始品尝到成功的喜悦。随着研究开发的深入，越来越多具有实用价值的将被进一步挖掘，并带来一系列材料和制品的革新。
参考文献：
1、 漆宗能，尚文宇. 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践. 化学工业出版社. 2002年，北京.
2、 Usuki A. et al., J. Mater. Res. 1993, 8(5):1179.
3、 Giannelis, E.P., Krishnamoorti, R., Manias, E., Polymer-silica nanocomposites: modeled systems for confined polymers and polymer brushes, Advances in Polymer Science, 1999, 138:107-147.
4、 Alexandre, M., Dubois, P., Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and use of a new class of materials, Materials Science and Engineering, 2000, 28:1-63.
5、 乔放，李强，漆宗能，王佛松. 聚酰胺/粘土纳米复合材料的制备、结构表征及性能研究. 高分子通报，1997（3）：135-143。
6、 陈光明，李强，漆宗能，王佛松. 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展. 高分子通报，1999（4）：1-10.
7、 Pinnavaia, T.G., and Beall, G.W., eds., Polymer-clay nanocomposites, John Wiley & Sons Ltd., 2000.
8、 Krishnamoorti, R., and Vaia, R.A. , Polymer Nanocomposites: Synthesis, Characterization, and Modeling, American Chemical Society, Washington DC, Oxford University Press, 2002.
9、 Ke Yangchuan, Long Chengfen, Qi Zongneng. J. Appl. Polym. Sci. 1999, 71: 1139.
10、 李毕忠，吴坤. 纳米PET树脂及其工程塑料应用. 化工新型材料，2005（1）：14-16.
11、 Hironaka K., Intercalated Polycarbonate/Clay Nanocomposites: Nanostructure Control, The Sixth China-Japan Seminar on Advanced Engineering Plastics, Polymer Alloys and Composites, p.235-238, China Engineering Plastics Industrial Association, and Japan Advanced Polymer Promotion Society, July 16-18, 2005, Ningbo, China.
12、 Nano Additives Developed for Scratch-resistant PP/PS Blends, Plastics Additives & Compounding, 2005( May/June):14.
