無機納米粒子復(fù)合塑料作為新型材料，綜合無機納米材料與塑料材料的優(yōu)點，改進了傳統(tǒng)工程塑料的性能，具有廣闊的發(fā)展前景，成為研究的又一熱點，近年來該領(lǐng)域的研究主要集中在提高材料的熱力學(xué)性能(包括增強增韌，增加材料的熱穩(wěn)定性等)以及增加功能性兩個方面。本文對以上兩方面無機納米粒子復(fù)合塑料的研究進展進行了綜述。
1、納米增強增韌塑料
無機納米粒子增強增韌有機基體己被深入研究。碳酸鈣增強型納米塑料是其中研究最多的一種新型塑料，納米碳酸鈣在PP，PE，PVC等體系的應(yīng)用均有報道：李東明等分析PP/CaCO3體系的三點彎曲應(yīng)力—應(yīng)變曲線，發(fā)現(xiàn)納米碳酸鈣使PP體系由脆性斷裂轉(zhuǎn)為韌性斷裂。葉林忠等研究了規(guī)格分別為1.8μm，100nm，10nm的碳酸鈣對PVC的改性效果，發(fā)現(xiàn)10nm的碳酸鈣增韌效果最好。羅忠富等用納米碳酸鈣對HDPE進行改性，當(dāng)納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4%-6%時，復(fù)合材料的沖擊強度較純HDPE提高一倍，屈服強度和模量也均有提高。
用于增強增韌的無機納米粒子還有：納米SiC/Si3N4，黃銳等研究發(fā)現(xiàn)其對LDPE起到增強增韌的作用，在納米粒子含量為5%時，復(fù)合材料的沖擊強度是純LDPE的兩倍，達53.7kJ/m2，伸長率達到62.5%時仍未斷裂；納米Al2O3，熊傳溪等運用在位填充法研究納米Al2O3填充PS材料，當(dāng)納米粒子含量達到15%時，復(fù)合材料的拉伸、沖擊強度分別是純PS的四倍和三倍。
環(huán)氧樹脂作為熱固性樹脂的典型代表，具有優(yōu)良的綜合性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但其固化物脆性較大。劉競超等在環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料中，采用長碳鏈型改性氨基硅烷偶聯(lián)劑，F(xiàn)TIR證實其烷氧硅基團易與納米SiO2表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氨基則易與環(huán)氧基反應(yīng)，因此它能使納米SiO2與環(huán)氧樹脂很好地偶聯(lián)起來，形成環(huán)氧樹脂-偶聯(lián)劑-納米SiO2的結(jié)合層，從而增強納米SiO2與環(huán)氧樹脂的界面粘接。隨著偶聯(lián)劑用量的增加，復(fù)合材料的沖擊強度、拉伸強度都逐漸增加，偶聯(lián)劑用量為納米SiO2質(zhì)量的5%時達極大。與基體相比，復(fù)合體系沖擊強度提高了39%，拉伸強度提高了21%。
呂彥梅等將無機納米粒子的增韌機理歸納如下：
(1)納米粒子均勻分散在基體中，當(dāng)基體受到?jīng)_擊時，粒子與基體間產(chǎn)生微裂紋(銀紋)；同時粒子之間的基體也產(chǎn)生塑性形變，吸收沖擊能，從而達到增韌的效果。
(2)隨著粒子粒度變細(xì)，粒子的比表面積增大，粒子與基體之間接觸界面增大，材料受到?jīng)_擊時，會產(chǎn)生更多的微裂紋和塑性變形，從而吸收更多的沖擊能，增韌效果提高；
(3)當(dāng)填料加入量達到某一臨界值時，粒子之間過于接近，材料受沖擊時產(chǎn)生微裂紋和塑性變形太大，發(fā)展成宏觀應(yīng)力開裂，從而使沖擊性能下降。
2、納米熱穩(wěn)定型塑料
納米塑料在熱穩(wěn)定性方面也有出色的表現(xiàn)。周重光等通過溶膠-凝膠過程制備了SiO2/PC復(fù)合材料，透射電鏡分析表明，SiO2/PC在1/9-2.5/7。5比例范圍內(nèi)，SiO2形成300-400nm的顆粒分散在PC連續(xù)相中。熱失重分析表明，材料的熱穩(wěn)定性隨SiO2含量的增加而提高。扭辮分析表明，材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比PC提高20℃以上；Kenneh等制備并研究了PI-AIN納米復(fù)合材料的性能。無機納米微粒AIN作為一種高熱導(dǎo)性(320W/m℃)和低延展性(3.5×10-5℃-1，<200℃)的材料加入PI基體后，使PI的硬度大大增加，熱膨脹系數(shù)降低，熱導(dǎo)系數(shù)大大增加，AIN-PI復(fù)合材料提高了PI的熱性能，而且正是因為AIN的小粒徑(小于10nm)，才使得生成的復(fù)合材料性能穩(wěn)定、均勻；鄭亞萍等制備的環(huán)氧樹脂/納米α-Al2O3復(fù)合材料，相對環(huán)氧樹脂體系，玻璃化溫度提高41-48℃。
3、納米功能型塑料
環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料使用過程中另一個致命的弱點是抗老化性能差，原因主要是太陽輻射280-400nm波段的紫外線對樹脂基復(fù)合材料的破壞十分嚴(yán)重，高分子鏈的降解致使樹脂基復(fù)合材料迅速老化。而納米SiO2可以強烈地反射紫外線，加入到環(huán)氧樹脂中可大大減少紫外線對環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達到延緩材料老化的目的。
在納米塑料的摩擦學(xué)研究領(lǐng)域，中科院蘭州化學(xué)物理研究所開展了系統(tǒng)研究。提出納米粒子以及含納米復(fù)合材料在摩擦作用下了表現(xiàn)出發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)的傾向，特別是對聚合物基摩擦轉(zhuǎn)移膜有很好的改善作用。他們研究發(fā)現(xiàn)，納米ZrO2-PTFE復(fù)合體系，一定條件下，摩擦將造成ZrO2碳化和PTFE的石墨化傾向，普通ZrO2微粒卻沒有這種現(xiàn)象，XPS研究表明，含硅的納米粒子，如SiC、Si3N4，在正常摩擦條件能發(fā)生填料的氧化而生成SiO2，并由此改善聚合物復(fù)合材料摩擦轉(zhuǎn)移膜的結(jié)構(gòu)和組成。納米SiO2對特種工程塑料聚醚砜酮(PPESK)摩擦性能的改善也得到了研究。王洪濤等發(fā)現(xiàn)加入納米銅粉的POM摩擦系數(shù)減少，產(chǎn)生的擦傷也減少，納米銅粉的平滑界面及與基體間的良好結(jié)合，使POM的耐磨性能有較好的改善。
利用納米粒子的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、體積效應(yīng)導(dǎo)致的獨特的光，電，磁等特性，已開發(fā)出了許多功能型塑料。
在光學(xué)材料方面，納米塑料也有優(yōu)異表現(xiàn)：上海交通大學(xué)將無機納米材料與分散劑、相容劑及少量聚丙烯制成發(fā)光母料，再將母料與聚丙烯復(fù)合，使熱塑性聚丙烯具有熒光性能，并通過選用無機硫化鋅納米材料來控制聚丙烯的發(fā)光波長，使丙烯在紫外光的照射下發(fā)出黃橙光，制得的聚丙烯無機納米熒光復(fù)合材料，可作為聚合物熒光材料或熒光標(biāo)識材料使用，該材料采用塑料加工工藝成膜或制成制品，不需使用溶劑，對環(huán)境污染小，有著良好的應(yīng)用前景。Colivin等利用CdSe/PPV復(fù)合材料的電致發(fā)光效應(yīng)制備了發(fā)光二極管，發(fā)光的顏色取決于納米粒子的尺寸和所施加的電壓。周歧發(fā)等研究了納米粒子Tb-TiO3填充環(huán)氧體系，發(fā)現(xiàn)在固化電場作用下，復(fù)合材料的紫外吸收向高波方向移動，其帶隙能量從2.95ev變?yōu)?.76ev，復(fù)合材料的光散射、光透過率也隨固化電場的增加而變化�？v向場的光散射變化達到50%，其透過率可增加30%-40%。可見將高聚物納米粒子復(fù)合材料與光電作用結(jié)合到一起，勢必出現(xiàn)一些新的現(xiàn)象和性能。通過此途徑，有望滿足與非線性光學(xué)相關(guān)的新技術(shù)的發(fā)展所提出的要求。Butterworth等利用納米TiO2對各種波長光的吸收帶寬化和藍(lán)移的特點，將30-40nm的TiO2分散到樹脂中制備成薄膜，成為對400nm波長以下的光有強烈吸收的紫外線吸收材料，可作為食品保鮮袋。
Suh，DuchJong等制備的納米CdSe復(fù)合PPV共軛衍生物(即p-PMEH-PPV)材料，納米粒子起到光敏劑的效果，其高量子效率和高的空穴傳輸能力增進了基體的光敏化作用，與PVK系統(tǒng)相比有很大改進，可用作光記錄材料。納米復(fù)合SPE材料具有離子導(dǎo)電性，可用作電池材料，將納米級陶瓷粉末分散于聚合物電解質(zhì)中即制成具有離子導(dǎo)電性的納米復(fù)合材料，該材料具有韌性好、電導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好、易加工等優(yōu)點，其中陶瓷粉末主要起到使聚合物保持無定形態(tài)、促進金屬鹽離解和增強SPE機械性能和熱性能的作用。常用的納米陶瓷粉末主要有SiO2、TiO2、Li3N、Al2O3、LiAlO2、沸石、蒙脫土等。
Siong，Huan-Ming等合成了PEO-ZnO、PEO-ZnO-LiClO復(fù)合膜，導(dǎo)電能力與基體相比有很大提高，PEO與ZnO納米粒子間的作用可大幅度降低PEO膜的發(fā)光強度，這可能由于PEO鏈、鋰離子、醋酸根附著在ZnO表面形成互穿網(wǎng)絡(luò)，互穿網(wǎng)絡(luò)一方面限制了Li+ClO4-離子對電離出自由離子而減少了電荷交換，另一方面也增加了膜上的可用于電荷交換的無定形區(qū)，最終是增強了膜的導(dǎo)電能力。
李畢忠等研制開發(fā)的聚乙烯納米復(fù)合棚膜專用樹脂，可生產(chǎn)出高性能的棚膜，不僅保持了普通棚膜的力學(xué)性能，提高了保溫性能，達到EVA膜的水平，成本低而透光率好，對紅外紫外光有一定阻隔。
納米ZnO2或者Ag、TiO2等無機粒子加入到塑料中或者制成涂層應(yīng)用于家電外殼，具有永久性的抗菌性能和良好的應(yīng)用前景。70年代末80年代初，日本科學(xué)家將銀化合物直接添加到樹脂中，當(dāng)接觸水時銀離子易析出，有人將納米粒子嵌入具有納米孔洞結(jié)構(gòu)的沸石中，再添加入塑料中制備抗菌納米塑料。徐瑞芬等提出采用一般的擠出母粒和拉膜方法，納米TiO2即可方便地分散到聚乙烯塑料膜中，呈現(xiàn)較好的透明性。該抗菌塑料膜對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌黑色變種都具有很強的抗菌能力，因此可以作為包裝膜使用。將該產(chǎn)品納米TiO2以30%濃度比例簡單混合到聚乙烯、ABS等樹脂中，通過雙螺桿機一次擠出，先制得母粒，再制成1%納米TiO2含量的塑料制品，對枯草芽孢桿菌黑色變種的殺菌效果測定ABS盤與PE袋，也顯示出較好的殺菌效果。由此可見，該納米抗菌劑采用常規(guī)加工方法可以滿足納米復(fù)合材料的制備，并且獲得很好的抗菌功能。
另外納米技術(shù)的顏色效應(yīng)在塑料中也得到了應(yīng)用，國外已生產(chǎn)出具有多種規(guī)格的彩虹顏料，顏色可以從金色向綠色、紅色轉(zhuǎn)變，甚至從綠色向紫色轉(zhuǎn)變。
納米塑料在阻燃方面的優(yōu)越性能也倍受矚目。塑料材料普遍存在易燃問題，聚合物燃燒釋放出大量的熱量，及有毒氣體如CO、HCl、HBr、HCN，人體吸入有毒煙氣是火災(zāi)傷亡的主要原因之一，作為結(jié)構(gòu)材料，受熱易于熔融、分解造成構(gòu)件坍塌，因此阻燃塑料的研制對安全非常重要。但添加型阻燃劑會影響塑料的物理、加工方面性能，反應(yīng)型阻燃劑也有成本高，穩(wěn)定性差的問題，納米阻燃塑料的研究則能有效改善這些問題。如Sb2O3屬于添加型阻燃劑，可用于聚氯乙烯、聚烯烴、聚酯中，與其它阻燃劑、消煙劑并用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。阻燃機理是通過隔斷熱傳導(dǎo)和熱輻射、壁面效應(yīng)、與鹵素阻燃劑組合的協(xié)同效應(yīng)以及促進不燃性化合物等實現(xiàn)的，Sb2O3納米以后，不僅減少了無機填充物用量從而提高了加工性，大比表面積令Sb2O3與塑料基體間黏附力強，能更好發(fā)揮阻燃效果。納米氫氧化鎂系無機添加型無毒阻燃劑，具有阻燃、消煙、阻滴、填充、安全價低等優(yōu)點，它具有熱穩(wěn)定性高、可有高效的促使基材成碳作用和較強的除酸能力等特性；氫氧化鎂分解為氧化鎂的過程中還可吸收大量熱量，這正是它抑制聚合物材料燃燒的原因，但氫氧化鎂有易與空氣中二氧化碳反應(yīng)，超細(xì)化后需要采取表面改性，與含磷阻燃劑復(fù)合加入聚烯烴中可制備無鹵阻燃電纜料；尤其引入矚目的是粘土型阻燃塑料，由于粘土型無機物的片層結(jié)構(gòu)可通過與聚合物的有效復(fù)合而剝離、取向排列，不僅有效增強了聚合物，發(fā)送基體熱力學(xué)性能，平面取向的片層也起到了有效阻隔氣體的作，用郝向陽等研制的MMT/PA6，不易點燃，用丁烷氣引燃較長時間(近30s)才能點著，且該阻燃塑料燃燒時很少產(chǎn)生煙霧，解決了純PA6燃燒時則產(chǎn)生大量黑煙問題，還利用MMT自身抑煙作用和高熱穩(wěn)定性解決基體熔滴問題。
4、展望
聚合物基無機納米復(fù)合材料，能綜合無機納米材料與聚合物的優(yōu)點，可以增強材料的性能或增加新的物理性能，并能大大改善材料的穩(wěn)定性和可加工性，因此具有良好的應(yīng)用前景�；|(zhì)材料如聚合物的優(yōu)化，無機納米粒子與聚合物的混合，以及基體的穩(wěn)定性等，將成為研究的熱門。目前主要仍集中在增強增韌等熱力學(xué)性能的研究，其他功能型納米塑料的研究力度仍然不夠，特別是基于聚合物基的半導(dǎo)體納米復(fù)合材料，具有優(yōu)越的光敏性、電導(dǎo)性和非線形光學(xué)特性，被公認(rèn)為新型的濾波、電光、光電彈和非線形光學(xué)材料，生物模擬聚集體的合成將開拓有序和各向異材料的新領(lǐng)域，對于生物活性組分的利用有重要作用，可用于制備生物催化劑和生物傳感器，這些新型納米塑料將是進一步研究的方向。
1、納米增強增韌塑料
無機納米粒子增強增韌有機基體己被深入研究。碳酸鈣增強型納米塑料是其中研究最多的一種新型塑料，納米碳酸鈣在PP，PE，PVC等體系的應(yīng)用均有報道：李東明等分析PP/CaCO3體系的三點彎曲應(yīng)力—應(yīng)變曲線，發(fā)現(xiàn)納米碳酸鈣使PP體系由脆性斷裂轉(zhuǎn)為韌性斷裂。葉林忠等研究了規(guī)格分別為1.8μm，100nm，10nm的碳酸鈣對PVC的改性效果，發(fā)現(xiàn)10nm的碳酸鈣增韌效果最好。羅忠富等用納米碳酸鈣對HDPE進行改性，當(dāng)納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4%-6%時，復(fù)合材料的沖擊強度較純HDPE提高一倍，屈服強度和模量也均有提高。
用于增強增韌的無機納米粒子還有：納米SiC/Si3N4，黃銳等研究發(fā)現(xiàn)其對LDPE起到增強增韌的作用，在納米粒子含量為5%時，復(fù)合材料的沖擊強度是純LDPE的兩倍，達53.7kJ/m2，伸長率達到62.5%時仍未斷裂；納米Al2O3，熊傳溪等運用在位填充法研究納米Al2O3填充PS材料，當(dāng)納米粒子含量達到15%時，復(fù)合材料的拉伸、沖擊強度分別是純PS的四倍和三倍。
環(huán)氧樹脂作為熱固性樹脂的典型代表，具有優(yōu)良的綜合性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但其固化物脆性較大。劉競超等在環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料中，采用長碳鏈型改性氨基硅烷偶聯(lián)劑，F(xiàn)TIR證實其烷氧硅基團易與納米SiO2表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氨基則易與環(huán)氧基反應(yīng)，因此它能使納米SiO2與環(huán)氧樹脂很好地偶聯(lián)起來，形成環(huán)氧樹脂-偶聯(lián)劑-納米SiO2的結(jié)合層，從而增強納米SiO2與環(huán)氧樹脂的界面粘接。隨著偶聯(lián)劑用量的增加，復(fù)合材料的沖擊強度、拉伸強度都逐漸增加，偶聯(lián)劑用量為納米SiO2質(zhì)量的5%時達極大。與基體相比，復(fù)合體系沖擊強度提高了39%，拉伸強度提高了21%。
呂彥梅等將無機納米粒子的增韌機理歸納如下：
(1)納米粒子均勻分散在基體中，當(dāng)基體受到?jīng)_擊時，粒子與基體間產(chǎn)生微裂紋(銀紋)；同時粒子之間的基體也產(chǎn)生塑性形變，吸收沖擊能，從而達到增韌的效果。
(2)隨著粒子粒度變細(xì)，粒子的比表面積增大，粒子與基體之間接觸界面增大，材料受到?jīng)_擊時，會產(chǎn)生更多的微裂紋和塑性變形，從而吸收更多的沖擊能，增韌效果提高；
(3)當(dāng)填料加入量達到某一臨界值時，粒子之間過于接近，材料受沖擊時產(chǎn)生微裂紋和塑性變形太大，發(fā)展成宏觀應(yīng)力開裂，從而使沖擊性能下降。
2、納米熱穩(wěn)定型塑料
納米塑料在熱穩(wěn)定性方面也有出色的表現(xiàn)。周重光等通過溶膠-凝膠過程制備了SiO2/PC復(fù)合材料，透射電鏡分析表明，SiO2/PC在1/9-2.5/7。5比例范圍內(nèi)，SiO2形成300-400nm的顆粒分散在PC連續(xù)相中。熱失重分析表明，材料的熱穩(wěn)定性隨SiO2含量的增加而提高。扭辮分析表明，材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比PC提高20℃以上；Kenneh等制備并研究了PI-AIN納米復(fù)合材料的性能。無機納米微粒AIN作為一種高熱導(dǎo)性(320W/m℃)和低延展性(3.5×10-5℃-1，<200℃)的材料加入PI基體后，使PI的硬度大大增加，熱膨脹系數(shù)降低，熱導(dǎo)系數(shù)大大增加，AIN-PI復(fù)合材料提高了PI的熱性能，而且正是因為AIN的小粒徑(小于10nm)，才使得生成的復(fù)合材料性能穩(wěn)定、均勻；鄭亞萍等制備的環(huán)氧樹脂/納米α-Al2O3復(fù)合材料，相對環(huán)氧樹脂體系，玻璃化溫度提高41-48℃。
3、納米功能型塑料
環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料使用過程中另一個致命的弱點是抗老化性能差，原因主要是太陽輻射280-400nm波段的紫外線對樹脂基復(fù)合材料的破壞十分嚴(yán)重，高分子鏈的降解致使樹脂基復(fù)合材料迅速老化。而納米SiO2可以強烈地反射紫外線，加入到環(huán)氧樹脂中可大大減少紫外線對環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達到延緩材料老化的目的。
在納米塑料的摩擦學(xué)研究領(lǐng)域，中科院蘭州化學(xué)物理研究所開展了系統(tǒng)研究。提出納米粒子以及含納米復(fù)合材料在摩擦作用下了表現(xiàn)出發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)的傾向，特別是對聚合物基摩擦轉(zhuǎn)移膜有很好的改善作用。他們研究發(fā)現(xiàn)，納米ZrO2-PTFE復(fù)合體系，一定條件下，摩擦將造成ZrO2碳化和PTFE的石墨化傾向，普通ZrO2微粒卻沒有這種現(xiàn)象，XPS研究表明，含硅的納米粒子，如SiC、Si3N4，在正常摩擦條件能發(fā)生填料的氧化而生成SiO2，并由此改善聚合物復(fù)合材料摩擦轉(zhuǎn)移膜的結(jié)構(gòu)和組成。納米SiO2對特種工程塑料聚醚砜酮(PPESK)摩擦性能的改善也得到了研究。王洪濤等發(fā)現(xiàn)加入納米銅粉的POM摩擦系數(shù)減少，產(chǎn)生的擦傷也減少，納米銅粉的平滑界面及與基體間的良好結(jié)合，使POM的耐磨性能有較好的改善。
利用納米粒子的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、體積效應(yīng)導(dǎo)致的獨特的光，電，磁等特性，已開發(fā)出了許多功能型塑料。
在光學(xué)材料方面，納米塑料也有優(yōu)異表現(xiàn)：上海交通大學(xué)將無機納米材料與分散劑、相容劑及少量聚丙烯制成發(fā)光母料，再將母料與聚丙烯復(fù)合，使熱塑性聚丙烯具有熒光性能，并通過選用無機硫化鋅納米材料來控制聚丙烯的發(fā)光波長，使丙烯在紫外光的照射下發(fā)出黃橙光，制得的聚丙烯無機納米熒光復(fù)合材料，可作為聚合物熒光材料或熒光標(biāo)識材料使用，該材料采用塑料加工工藝成膜或制成制品，不需使用溶劑，對環(huán)境污染小，有著良好的應(yīng)用前景。Colivin等利用CdSe/PPV復(fù)合材料的電致發(fā)光效應(yīng)制備了發(fā)光二極管，發(fā)光的顏色取決于納米粒子的尺寸和所施加的電壓。周歧發(fā)等研究了納米粒子Tb-TiO3填充環(huán)氧體系，發(fā)現(xiàn)在固化電場作用下，復(fù)合材料的紫外吸收向高波方向移動，其帶隙能量從2.95ev變?yōu)?.76ev，復(fù)合材料的光散射、光透過率也隨固化電場的增加而變化�？v向場的光散射變化達到50%，其透過率可增加30%-40%。可見將高聚物納米粒子復(fù)合材料與光電作用結(jié)合到一起，勢必出現(xiàn)一些新的現(xiàn)象和性能。通過此途徑，有望滿足與非線性光學(xué)相關(guān)的新技術(shù)的發(fā)展所提出的要求。Butterworth等利用納米TiO2對各種波長光的吸收帶寬化和藍(lán)移的特點，將30-40nm的TiO2分散到樹脂中制備成薄膜，成為對400nm波長以下的光有強烈吸收的紫外線吸收材料，可作為食品保鮮袋。
Suh，DuchJong等制備的納米CdSe復(fù)合PPV共軛衍生物(即p-PMEH-PPV)材料，納米粒子起到光敏劑的效果，其高量子效率和高的空穴傳輸能力增進了基體的光敏化作用，與PVK系統(tǒng)相比有很大改進，可用作光記錄材料。納米復(fù)合SPE材料具有離子導(dǎo)電性，可用作電池材料，將納米級陶瓷粉末分散于聚合物電解質(zhì)中即制成具有離子導(dǎo)電性的納米復(fù)合材料，該材料具有韌性好、電導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好、易加工等優(yōu)點，其中陶瓷粉末主要起到使聚合物保持無定形態(tài)、促進金屬鹽離解和增強SPE機械性能和熱性能的作用。常用的納米陶瓷粉末主要有SiO2、TiO2、Li3N、Al2O3、LiAlO2、沸石、蒙脫土等。
Siong，Huan-Ming等合成了PEO-ZnO、PEO-ZnO-LiClO復(fù)合膜，導(dǎo)電能力與基體相比有很大提高，PEO與ZnO納米粒子間的作用可大幅度降低PEO膜的發(fā)光強度，這可能由于PEO鏈、鋰離子、醋酸根附著在ZnO表面形成互穿網(wǎng)絡(luò)，互穿網(wǎng)絡(luò)一方面限制了Li+ClO4-離子對電離出自由離子而減少了電荷交換，另一方面也增加了膜上的可用于電荷交換的無定形區(qū)，最終是增強了膜的導(dǎo)電能力。
李畢忠等研制開發(fā)的聚乙烯納米復(fù)合棚膜專用樹脂，可生產(chǎn)出高性能的棚膜，不僅保持了普通棚膜的力學(xué)性能，提高了保溫性能，達到EVA膜的水平，成本低而透光率好，對紅外紫外光有一定阻隔。
納米ZnO2或者Ag、TiO2等無機粒子加入到塑料中或者制成涂層應(yīng)用于家電外殼，具有永久性的抗菌性能和良好的應(yīng)用前景。70年代末80年代初，日本科學(xué)家將銀化合物直接添加到樹脂中，當(dāng)接觸水時銀離子易析出，有人將納米粒子嵌入具有納米孔洞結(jié)構(gòu)的沸石中，再添加入塑料中制備抗菌納米塑料。徐瑞芬等提出采用一般的擠出母粒和拉膜方法，納米TiO2即可方便地分散到聚乙烯塑料膜中，呈現(xiàn)較好的透明性。該抗菌塑料膜對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌黑色變種都具有很強的抗菌能力，因此可以作為包裝膜使用。將該產(chǎn)品納米TiO2以30%濃度比例簡單混合到聚乙烯、ABS等樹脂中，通過雙螺桿機一次擠出，先制得母粒，再制成1%納米TiO2含量的塑料制品，對枯草芽孢桿菌黑色變種的殺菌效果測定ABS盤與PE袋，也顯示出較好的殺菌效果。由此可見，該納米抗菌劑采用常規(guī)加工方法可以滿足納米復(fù)合材料的制備，并且獲得很好的抗菌功能。
另外納米技術(shù)的顏色效應(yīng)在塑料中也得到了應(yīng)用，國外已生產(chǎn)出具有多種規(guī)格的彩虹顏料，顏色可以從金色向綠色、紅色轉(zhuǎn)變，甚至從綠色向紫色轉(zhuǎn)變。
納米塑料在阻燃方面的優(yōu)越性能也倍受矚目。塑料材料普遍存在易燃問題，聚合物燃燒釋放出大量的熱量，及有毒氣體如CO、HCl、HBr、HCN，人體吸入有毒煙氣是火災(zāi)傷亡的主要原因之一，作為結(jié)構(gòu)材料，受熱易于熔融、分解造成構(gòu)件坍塌，因此阻燃塑料的研制對安全非常重要。但添加型阻燃劑會影響塑料的物理、加工方面性能，反應(yīng)型阻燃劑也有成本高，穩(wěn)定性差的問題，納米阻燃塑料的研究則能有效改善這些問題。如Sb2O3屬于添加型阻燃劑，可用于聚氯乙烯、聚烯烴、聚酯中，與其它阻燃劑、消煙劑并用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。阻燃機理是通過隔斷熱傳導(dǎo)和熱輻射、壁面效應(yīng)、與鹵素阻燃劑組合的協(xié)同效應(yīng)以及促進不燃性化合物等實現(xiàn)的，Sb2O3納米以后，不僅減少了無機填充物用量從而提高了加工性，大比表面積令Sb2O3與塑料基體間黏附力強，能更好發(fā)揮阻燃效果。納米氫氧化鎂系無機添加型無毒阻燃劑，具有阻燃、消煙、阻滴、填充、安全價低等優(yōu)點，它具有熱穩(wěn)定性高、可有高效的促使基材成碳作用和較強的除酸能力等特性；氫氧化鎂分解為氧化鎂的過程中還可吸收大量熱量，這正是它抑制聚合物材料燃燒的原因，但氫氧化鎂有易與空氣中二氧化碳反應(yīng)，超細(xì)化后需要采取表面改性，與含磷阻燃劑復(fù)合加入聚烯烴中可制備無鹵阻燃電纜料；尤其引入矚目的是粘土型阻燃塑料，由于粘土型無機物的片層結(jié)構(gòu)可通過與聚合物的有效復(fù)合而剝離、取向排列，不僅有效增強了聚合物，發(fā)送基體熱力學(xué)性能，平面取向的片層也起到了有效阻隔氣體的作，用郝向陽等研制的MMT/PA6，不易點燃，用丁烷氣引燃較長時間(近30s)才能點著，且該阻燃塑料燃燒時很少產(chǎn)生煙霧，解決了純PA6燃燒時則產(chǎn)生大量黑煙問題，還利用MMT自身抑煙作用和高熱穩(wěn)定性解決基體熔滴問題。
4、展望
聚合物基無機納米復(fù)合材料，能綜合無機納米材料與聚合物的優(yōu)點，可以增強材料的性能或增加新的物理性能，并能大大改善材料的穩(wěn)定性和可加工性，因此具有良好的應(yīng)用前景�；|(zhì)材料如聚合物的優(yōu)化，無機納米粒子與聚合物的混合，以及基體的穩(wěn)定性等，將成為研究的熱門。目前主要仍集中在增強增韌等熱力學(xué)性能的研究，其他功能型納米塑料的研究力度仍然不夠，特別是基于聚合物基的半導(dǎo)體納米復(fù)合材料，具有優(yōu)越的光敏性、電導(dǎo)性和非線形光學(xué)特性，被公認(rèn)為新型的濾波、電光、光電彈和非線形光學(xué)材料，生物模擬聚集體的合成將開拓有序和各向異材料的新領(lǐng)域，對于生物活性組分的利用有重要作用，可用于制備生物催化劑和生物傳感器，這些新型納米塑料將是進一步研究的方向。
