納米二氧化鈦在塑料中的應用

納米無機粒子由於其自身獨特的表面效應、體積效應、量子效應,明顯地有別於一般的粒料及塊狀材料。將納米無機粒子應用於塑料的填充改性中,已產生許多性能優異的納米無機粒子/塑料復合材料。納米二氧化鈦是（VKT25, VK-TA18）近年來備受關注的一種新型化工材料，已在催化、功能陶瓷等許多領域得到廣氾應用並顯示出良好的應用前景。

納米TiO2（VKT25, VK-TA18）在塑料中的應用進展

1.在通用塑料中的應用
包括鈦白粉在內的許多無機填料填充塑料，對制品的成本、力學性能等有很大的改善而被大量使用,納米粒子的超微尺寸和表面活性效應能夠對聚合物材料內部的缺陷進行極好的修飾，並可限度地減少內部殘留的活性基團，從而能夠大幅度提高聚合物材料的強度、韌性、耐老化性及耐熱等性能。

2. 在PP中的應用
提高PP的韌性及耐老化性能一直是人們關注的焦點。對以納米TiO2、SiO2為添加劑加入到聚丙烯共混形成的復合材料的耐老化等性能進行的研究結果表明：未加納米粒子的PP經紫外線照射200h后拉伸強度損失50%以上,衝擊強度損失1/3 以上，當照射700h后,拉伸強度損失88.38%,衝擊強度損失近50%,已經沒有使用價值。加入納米粒子后,耐老化性能大大提高,而且不同種類的納米粒子有不同改善效果,納米TiO2（VKT25, VK-TA18）的效果優于納米Si02。研究的納米TiO2填充PP復合的力學性能和耐老化性能結果表明：添加1 %~2 %的納米TiO2（VKT25, VK-TA18）可以明顯改善PP的抗衝擊性能,納米質量分數在1%~4%對復合材料的拉伸強度幾乎沒有影響,而添加少量的納米Ti02可以大大提高PP的耐紫外光老化性能，說明納米TiO2（VKT25, VK-TA18）對紫外光有極強的吸收能力,能改進材料的耐候性，提高戶外制品的使用壽命。

3.在PS及HIPS改性中的應用
用粒徑為10nm(VK-TG01)的TiO2填充(PS/二乙烯苯)共聚物，發現可明顯提高基礎樹脂的耐熱性能,且介電常數隨TiO2含量的增加而提高，同時介質損耗因數也有所增大,但介電常數基本上不隨頻率的變化而變化，這種材料基本上達到了微波通訊材料的要求。用納米級TiO2 （VKT25, VK-TA18）填充高抗沖聚苯乙烯( HIPS)回收料發現, 在TiO2含量僅為1 %時，可同時提高材料的缺口衝擊強度、拉伸強度和耐熱溫度，使HIPS回收料重新利用，具有很好的經濟效益。對納米TiO2 表面進行預處理,採用大分子分散劑通過母料法制備了高性能的HIPS/TiO2納米復合材料。實驗結果表明,在TiO2（VKT25, VK-TA18）含量為2%時，材料的缺口衝擊強度、拉伸強度、彈性模量達值，且材料的硬度、耐熱溫度、阻燃性能隨TiO2含量的增加而提高。

4.在抗菌塑料和保鮮薄膜中的應用
目前在抗菌塑料中廣氾採用的抗菌劑為銀系抗菌劑，其殺菌性能雖高,但遇光照或保存時極易變色，而且從塑料中析出對人體不利。另外,由於銀的活潑性，容易發生氧化還原反應引起塑料顏色黃變，這些問題都將給塑料的應用帶來不良的影響。有資料表明,納米TiO2由於具有優良的光催化性能而具有很好殺菌效果。現在國內外關於TiO2填充到聚合物中製成抗菌塑料的研究不多。據報道,杭州萬景新材料有限公司研製的納米TiO2（VKT25, VK-TA18）添加到PP中,經抗菌實驗測試，其抗菌率優良; 據報道，採用銳鈦礦型納米TiO2 ，經表麵包覆處理,添加于PE等樹脂中,製成的抗菌塑料,具備長效廣譜的抗菌效果，安全穩定,實施方便,在淨化環境方面具有廣闊的應用前景。納米級TiO2（VKT25, VK-TA18）的高穩定性及其無毒、抗菌等優異性能,使其在食品包裝用塑料薄膜中有着廣闊的應用前景。通過在PVC樹脂中增加含有TiO2母粒等功能材料研製出高強度的阻氧納米蘋果保鮮膜，經測試結果表明,添加納米粒子能明顯地提高膜的拉伸強度,降低氧和水蒸汽的透過量,而幾乎不影響CO2的透過量，用於蘋果的保鮮具有良好的效果，對國內的保鮮膜技術革命有很好的啟迪作用。

5.在熱固性塑料中的應用

增強增韌作用的應用
用未經表面處理和經表面處理的納米Ti02（VKT25, VK-TA18）對不飽和聚酯(UP)樹脂進行了填充改性，研究了納米TiO2用量對不飽和聚酯樹脂的拉伸強度、彎曲強度、衝擊強度、斷裂伸長率的影響。結果表明:經表面處理的納米TiO2（VKT25, VK-TA18）用量為4 %時，材料的增韌增強效果 ,而且其玻璃化溫度比純不飽和聚酯樹脂大，經處理的填充復合材料的玻璃化溫度更高。以納米TiO2（VKT25, VK-TA18）為填料制備了環氧樹脂/TiO2納米復合材料，對納米TiO2 對復合材料性能的影響進行了研究。結果表明,納米TiO2經偶聯劑表面處理后,可對環氧樹脂實現增強增韌,當填充量為3 %時，材料的拉伸彈性模量提高了37 % ,拉伸強度提高了44%，衝擊強度提高了898%，其他性能也有明顯改善。

催化性能的應用
雙馬來酰亞胺(BMD)是制備高性能復合材料的一種重要基礎樹脂,在航空航天領域有着廣氾的應用,但大多數雙馬來酰亞胺單體的熔點偏高,固化溫度偏高,且因固化樹脂交聯密度大而使材料呈脆性，原來是採用與橡膠、熱塑性樹脂共混或進行M ichael加成共聚等方法加以改性，但這些方法的共同缺點是樹脂的耐熱性下降。在研究發現納米TiO2對BMI單體聚合具有催化作用的基礎上,研究了納米TiO2（VKT25, VK-TA18）對引入芳香二胺、N-取代苯基馬來酰亞胺等組分的改性、雙馬樹脂固化反應性和固化樹脂熱穩定性的影響，,結果表明,納米TiO2 的引入可使固化溫度下降45~105℃，固化物的耐熱溫度指數提高19~27℃。

6.其他
納米TiO2（VKT25, VK-TA18）還可應用於導電塑料;利用其對有機物的光催化降解的性能,可以設計光降解塑料,以減少“白色污染”等。

7.結語
隨着人們對納米無機粒子/塑料復合材料的深入研究,納米無機粒子在塑料改性中必將得到進一步的廣氾應用。