纳米技术在高分子材料改性中的应用

康瑜

（山东柏森化工技术检测有限责任公司，山东东营 257000）

随着社会经济的迅速发展，我国现代科学技术得到了前所未有的创新，纳米技术的出现为我国未来科学技术的研发指明了崭新的方向。现阶段，科研人员对纳米技术不懈钻研，已经研发出了专业性能较强的纳米技术，现如今纳米技术的探索已经朝着实用性能不断发展，并更注重纳米技术的实际应用效果。

1 纳米技术简述

纳米技术融合了诸多现代学科知识，如物理力学、量子力学、生物工程学等，并通过电子计算机技术、微电子技术等现代科学技术得以实现，进而形成了一种崭新的科技。纳米粒子位于原子簇和宏观物体之间的过渡位置，有数量不多的原子或分子构成的集团，颗粒半径在0.5～5 nm的微小粒子[1]。其中，构成纳米粒子的原子和电子,二者相互影响，当纳米材料进行转换反应时，普遍会呈现出一定的可操控性特征，现阶段，纳米技术研究工作人员已经能够明确的纳米尺度问题还较少，整体还处于初步研究阶段，要想深入把握并寻求更高的经济效益和社会效益，务必要重视纳米技术在现代工业生产制造中的实际应用。随着纳米技术的迅速发展，纳米材料也凭借自身纳米粒子直径小、活性较强等特征，在各行业领域中得到了广泛的应用[2]。目前，纳米材料已在现代冶金、航空以及生物工程等领域均承担着极其关键的作用，但在实际应用过程中，因我国纳米技术研究时间较短，还处于初步研究阶段，因此其在实际应用过程中还存在着一定的难度，需要进一步进行探究和改进。随着我国现代工业生产建设进程逐步加快，现代工业生产制造所需的塑料、橡胶以及化学纤维等高分子材料数量越来越多，对这类高分子材料的实际使用性能要求也越来越高，因此，为全面改进增强高分子材料的实际使用性能，加强纳米技术在其性能改进中的有效应用至关重要。

2 纳米技术的主要特征

纳米粒子位于原子簇和宏观物体之间的过渡位置，有数量不多的原子或分子构成的集团，颗粒半径在0.5～5 nm的微小粒子，具备较强的表面和界面效应，人类眼睛可辨别的区间仅存在于微米级别，因此，人类通过眼睛无法看到纳米粒子。纳米粒子属于胶体粒子大小范围内，这也就说明材料的实际意义可以理解为，其是处于三维立体空间内部至少存在一维直径级别的物质[4]。目前，纳米材料已在现代冶金、航空、生物工程、陶瓷等领域得到了广泛使用，依据尺寸效应，当其周期性边缘被破坏时，纳米材料会展现出光学、磁学、电学以及热力学性能，不仅不属于典型微观，也不属于典型宏观，由此可知，纳米技术不仅具备一定的物理特征，还具备一定的化学特征，随着现代科学技术的创新发展，纳米技术研发也得到了升级优化，在物理特征和化学特征的基础上又增加了诸多其他性能。因此，在现代高分子材料实际性能改善过程中应用纳米技术，能够全面提高高分子材料的实际使用性能，有利于从整体上升级高分子材料内部结构[3]。

3 纳米技术在高分子材料改性中应用的主要原理

国际NST会议上公布纳米技术正式问世后，纳米技术逐步在各行业领域中得到了广泛的应用，并得到了一致认可。现阶段，我国社会经济水平大幅度提高，为了确保我国经济长期稳定地发展，我国大力推进现代化工业建设，现代工业生产制造所需的高分子材料数量越来越多，对其实际使用性能要求也越来越高，因此，当前纳米技术的实际应用研究逐步朝着高分子材料性能改进方面发展。近年来的探索发现，不同类型材料的纳米粒子和相异高分子材料的作用原理存在很大的差异性，同时，不同类型材料的纳米粒子和相异高分子材料应用过程中也存在一定的差异性，而经过性能改善的高分子材料呈现出的效果差别则主要受到纳米粒子表面效应、体积效应以及宏观粒子隧道效应的影响。除此之外，实际性能改进应用过程中，纳米粒子和高分子材料都会发生物理反应，纳米粒子可以转换掉高分子链内部作用力，因为纳米粒子的标准对比大分子链来说属于同一量级，所以粒子与大分子链则会呈现出分子水平分散。而对于纳米粒子与高分子材料发生的化学反应，主要因为粒子处于1～100 nm范围内，纳米粒子外表具备足够数量的原子，因此会出现相应的隧道效应，直接让粒子表层展现出活性位置，进而推动化学键的建立，有效改进高分子材料的实际使用性能[5]。但纳米技术实际应用中，相关技术人员需要注意的是，使用过程务必要严格把控所使用的纳米粒子直径大小，并通过反复实验来获取性能更加突出的产品，并把纳米技术运用在高分子材料性能改善的不同方面上，进而让现代纳米技术能够在高分子材料性能优化升级中充分发挥自身的作用，以进一步推动我国高分子材料研发制造事业良好发展。

4 纳米技术在高分子材料改性中的实际应用

4.1 纳米技术在塑料材质性能改进中的实际应用

我国社会经济水平和人们的物质文化生活水平不断提高，人们对日常生活中所用的塑料产品质量和安全要求越来越高，因此，现代塑料产品生产制造过程中，生产商要重视塑料材料的整体柔韧度、强度以及质量安全，最大限度地减小其实际生产制造过程中开裂问题的出现，这就要求塑料制品生产制造企业加强提高塑料材料的实际使用性能。纳米技术在塑料材质性能改进中的实际应用，既能够从根本上提高塑料材质的使用性能，还能够进一步挖掘塑料材质的新型使用性能[6]。实际应用过程中，由于纳米粒子较小，依据这一特征能够在不更改其性能情况下缩小塑料材质的厚度，并依据纳米材料自身具备较强的聚合力，能够从根本上提高塑料材质的整体柔韧性和使用强度，加之纳米粒子整体透光性能较高，把纳米技术应用在塑料材质性能的改进过程中，能够全面提高塑料材质的透明度，进而让高分子材料实际使用过程中可以全面满足工业生产制造需求。与此同时，因为纳米粒子具有较多的活性中心，和基体融合后性能会得到进一步的优化，不会受到外部因素的影响而出现分离，因此，纳米技术在塑料材质性能改进的应用中，可以全面帮助塑料材质提高自身的增韧性，加之应力场的存在，基体会表现出微变形位置来容纳能量，进而达到对外应力的分散，并传递出一定的冲击力，最终实现塑料材质性能的增强。

4.2 纳米技术在橡胶材质性能改进中的实际应用

我国工业化建设进程不断加快，橡胶工业生产作为现代工业生产建设中不可或缺的组成部分，其整体橡胶生产质量不仅影响着橡胶工业企业自身发展，还会制约我国现代化工业发展建设，因此，加强提升橡胶产品的抗磨性能和实际使用强度至关重要。在橡胶材质性能改进中应用纳米技术，主要应用于橡胶实际生产中，把炭黑纳米材料融合在橡胶生产材料中，依据纳米粒子自身量子效应以及纳米颗粒直径较小等特征，能够全面改进橡胶原本性能，实际应用过程中，纳米材料承担着增强剂的作用在橡胶生产制造过程中进行添加，一般情况下，橡胶以黑色为主，想要生产制造出其他颜色的橡胶制品，则要变换填入的纳米粒子，可以用白色纳米粒子替换炭黑纳米粒子，不仅能够有效改善橡胶颜色，还能够让橡胶产品的颜色更加艳丽[1]。但纳米技术在橡胶材质性能改进的应用过程中，相关技术人员需要注意的是，尽管利用纳米技术能够全面改进橡胶材质的实际使用性能，但实际应用的技术要求较高，如果实际应用技术达不到相应标准，不仅无法实现橡胶材质性能的改进，还会大大降低其自身具有的使用性能，因此，相关技术人员在将纳米粒子融入橡胶中时，一定要严格把握所融入纳米粒子的颗粒大小，纳米粒子颗粒直径越小，橡胶材质性能的改善效果越好，跟随纳米粒子颗粒直径的逐步增加，橡胶材质的抗磨性能以及实际使用强度就会越来越低。

4.3 纳米技术在纤维材质性能改进中的实际应用

制造功能纤维是我国化学纤维制造中不可或缺的一部分，在制造功能纤维的生产加工中应用纳米技术，可以全面对化学纤维的实际使用性能进行改进升级。化学纤维材质性能改进过程中，务必要率先提高化学纤维材质的抗氧化性能，实际性能改进过程中可以加入纳米二氧化钛，让其具备较高的紫外线防范性能，进而更好地为受众服务，例如，实际生活中常见的太阳伞就是用这类化学纤维材料。此外，化学纤维材料在医院、实验室等方面应用较多，由于这类场所对化学纤维产品的抗菌能力要求较高，因此，在抗菌能力要求较高的化学纤维产品性能增强过程中，可以利用纳米技术把具备抗菌能力较强的纳米材料融入到纤维中，纳米粒子可以凭借自身对细菌的损坏活性，可以让生产制造出的医院手术服、实验室制服等的抗菌能力得到有效提高；加之，由于二氧化硅具备较强的吸附能力，把纳米二氧化硅材料融入化学纤维材质的性能改进中，可以从根本上提升纤维产品的净化水性能，而如果将其融入到聚酯化学纤维材质的性能改进中，则可以让生产制造出的产品具备较高的除臭能力。另外，依据远红外线纳米材料发射率较高的特点，在高分子化学纤维材质性能改进中利用这一纳米技术，能够利用吸收远红外线来促进血液的循环速度；而在军用服饰、被褥等生产制造中利用这一纳米技术，因为其能够全面吸收电磁波，能够有效增强服饰、被褥在实际使用过程中的保温保暖性能。由此可见，在高分子化学纤维材质的性能改善中应用现代纳米技术，能够从根本上提高化学纤维产品的实际使用性能。

5 结语

随着我国现代科学技术的创新发展，现代工业制造企业要想在市场竞争中占据有利位置，高分子材料生产过程中，材料配比研发技术人员务必要重视提高高分子材料的实际使用性能，利用纳米材料自身纳米粒子直径小、活性较强等特征，在不破坏高分子材料原有性能的基础上，增强其实际使用性能，从而为实际产品生产提供质量保障，促进我国现代高分子材料以及纳米技术的创新使用。