纳米聚酰胺

一、概述

纳米材料是指颗粒尺寸在纳米量级的超细材料，它的尺寸大于原子簇而小于通常的微粉，处在原子簇和宏观交界的过度区；纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸(一般为1—100nm)的金属、半导体、刚性粒子和其它无机粒子、纤维、碳纳米管等改性剂为分散相，通过适当的方法将改性剂均匀地分散于基体材料中，形成一相含纳米材料的复合体系，这一体系材料称为纳米复合材料。以聚合物为基体树脂的材料叫作聚合物纳米复合材料；由于聚合物基纳米复合材料材料在力学、热学、光学、电磁学、生物学等方面具有特殊性能，被誉为“21世纪最有前途的材料”，正在成为材料科学研究的热点而日益受到关注。

尼龙6/蒙脱土纳米复合材料是最早研制出来的聚合物基黏土纳米复合材料。1987年日本丰田中央研究所报道了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，并最早实现商品化，所采用的工艺是单体插层原位聚合法。我国中科院化学所、北京化工大学、中石化巴陵石化公司、金发科技都在开发该项技术，而成功开发出该产品并进入工业化生产的目前就只有我们，并且我们的产品性能已经达到国外同类产品性能指标。

二、纳米材料的一般特性与功能

由于纳米材料具有特殊的结构和处于热力学上不稳定的状态，因而表现出一系列独特的性能。

（一）纳米材料的一般特性

1.综合特性

当材料的尺寸进入纳米量级时，材料就具有其原先材料所不具备的三大效应。

1）.小尺寸效应

当纳米材料的晶体尺寸与光波波长、传导电子的德布罗意波长、超导态的相干长度或透射度等物理特征尺寸相当或比它们更小时，一般固体材料赖以成立的周期性边界条件将被破坏，声、光、热和电磁等会发生很大变化。

2）.表面（或界面）效应

表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比，随粒径的变小而急剧加大后所引起的性质上的变化。

随着纳米粒子尺寸的减小，比表面积急剧加大，由于表面原子数的增加，表面原子周围缺少相邻的原子，具有不饱和性质，大大增强了纳米粒子的化学特性，使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性。

3）.量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。

2.纳米粒子的聚集特性

纳米粒子的聚集特性是纳米粒子在树脂基体中的分散分布形态，它与粒子的表面性质及树脂的加工工艺和复合方式等因素有关，直接决定着纳米粒子的协同效应。在树脂基体中，纳米粒子的分布形式有：有序和无序分布。

3.纳米粒子体系的协同效应

纳米粒子在树脂基体中的聚集结构不同，其协同性能也不一样。对于有序的哪米粒子聚集结构，粒子在树脂中的位置成一种超结构，有长周期性。

4.纳米复合材料光学特性

 纳米粒子的光学性能由于受量子尺寸效应和表面效应的影响，变化十分显著，而且粒子间折射率不同，在光照射下，粒子表面附近的场强由于折射率变化造成的边界效应而增大，从而引起纳米复合材料特异的光学性能。

（二）纳米材料的功能

不同种类的纳米复合材料，其细微结构不同，表现出的特性亦不同，不同特性的纳米复合材料，对聚合物改性产生不同的作用。

1． 具有优良的增强增韧功能；

2． 赋予聚合物更高的耐热性；

3． 具有良好的阻隔性；

4． 赋予聚合物优良的加工性；

5． 改善聚合物表面吸水性与尺寸稳定性；

6． 提高聚合物的导电性和磁性能等；

7． 赋予聚合良好的阻燃性。