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纳米材料的发展与前景
2014-06-06 13:19:45
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化工资讯网整理编辑:纳米材料,指的是材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料主要由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高等特性,因而它的性质显示出较为独特的小尺寸效应、表面效应等特性,具有许多常规材料不能具有的优异性能。
纳米材料由于其超凡的特性,引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一,纳米技术将成为21世纪的主导技术。
当材料的尺寸进入纳米级,材料便会出现以下奇异的物理性能: 1、尺寸效应;2、表面效应;3、量子隧道效应。
对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛,按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类:
1、高聚物/粘土纳米复合材料
由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区,其片层间距一般为纳米级,它不仅可让聚合物嵌入夹层,形成“嵌入纳米复合材料”,还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应,具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法,插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后,制成“嵌入纳米复合材料”,而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离,形成“层离纳米复合材料”。
2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料
使用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是对其力学性能加以的另一种可行性方法。并且伴随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展,特别是近几年纳米级无机粒子的出现,塑料的增韧已经彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。所以采用纳米刚性粒子进行填充不仅会使韧性、强度得到提高,而且其性价比也将是普通材料不能比拟的。
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一种偶氮型酸性染料。橙黄色粉末。溶于水呈黄色,其水溶液遇硫酸、硝酸、盐酸及氢氧化钠仍呈黄色。由对氨基苯磺酸经重氮化,与1-(4-磺基苯基)-3-羧基-5-吡唑啉酮在碱性溶液中偶合、精制而成。
酒石黄的用途
主要用于食品、饮料、药品及化妆品的着色,也用于羊毛、蚕丝的染色及制造色淀。水溶性合成色素,鲜艳的嫩黄色,广泛用于冷冻饮品、果冻、风味发酵乳、饮料、罐头、糖果包衣等的着色。根据中国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-2011)规定:用于,蜜饯凉果、装饰性果蔬、腌制性蔬菜、加工坚果、虾味片、糕点上彩装、饮料类、膨化食品等最大使用量0.1g/kg;用于风味发酵乳、调制炼乳、冷冻饮品、果冻,最大用量0.05g/kg。(其他类使用量详见使用规定部分)
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聚乙烯吡咯烷酮的分子量
PVP按其平均分子量大小分为四级,习惯上常以K值表示,不同的K值分别代表相应的PVP平均分子量范围。K值实际上是与PVP水溶液的相对粘度有关的特征值,而粘度又是与高聚物分子量有关的物理量,因此可以用K值来表征PVP的平均分子量。通常K值越大,其粘度越大,粘接性越强。
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聚乙烯吡咯烷酮的应用
以下是其应用领域的具体介绍:
医药卫生
PVP有优良的生理惰性,不参与人体新陈代谢,又具有优良的生物相容性,对皮肤、粘膜、眼等不形成任何刺激。医药级PVP为国际倡导的三大药用新辅料之一,可用做片剂、颗粒剂的粘结剂、注射剂的助溶剂、胶囊的助流剂;眼药的去毒剂,延效剂,润滑剂和包衣成膜剂,液体制剂的分散剂和酶及热敏药物的稳定剂,还可用做低温保存剂。用于隐形眼镜、可增加其亲水性和润滑性。
食品加工
PVP本身不会致癌,有良好的食物安全性,能与特定多酚化合物(如单宁)形成络合物,在食品加工方面主要作为啤酒、果汁、葡萄酒等食品澄清剂和稳定剂。PVP能与特定多酚化合物(如单宁)形成络合物,使其在果汁饮料中起到澄清作用和防凝作用。
日用化妆品
在PVP的消费结构中,发达国家的化妆品工业占30%~50%,我国占70%~80%。由于PVP具有极低的毒性和生理惰性,它对皮肤、眼睛无刺激,在医药领域中有长期使用的记录,所以用于化妆品等很安全。在日用化妆品中,PVP及共聚物具有良好分散性及成膜性,PVP在乳液中有保护胶体的作用,可用于脂肪性和非脂肪性膏体中,用作定型液、喷发胶及摩丝的定型剂、护发剂的遮光剂、香波的泡沫稳定剂、波浪定型剂及染发剂中的分散剂和亲合剂。在雪花膏、防晒霜、脱毛剂中添加PVP,可增强湿润和润滑效果。
洗涤剂
PVP具有抗污垢再沉淀性能,可用于配制透明液体或重污垢洗涤剂,在洗涤剂中添加PVP有很好的防转色效果,而且可以增强净洗能力,洗涤织物时可防止合成洗涤剂对皮肤的刺激,尤其对合成纤维,此性能比羧甲基纤维素(CMC)类洗涤剂更为突出。PVP可与硼砂复配,作为含酚消毒清洁剂配方中的有效成分。PVP与过氧化氢固体复配的洗涤剂中,具有漂白、杀灭病菌的作用。
纺织印染
PVP与许多有机染料有很好的亲和力,它可以与聚丙烯腈、酯、尼龙和纤维性材料等疏水性合成纤维结合,提高染色力和亲水性。KirshYE等人报告了PVP和尼龙接枝共聚后,生产的织物改善了抗湿皱性能和防潮性。
涂料和颜料
用PVP包覆的油漆、涂料成膜透明而不影响本色,改善涂料和颜料的光泽和分散性,提高热稳定性并能改善油墨和墨水的分散性等。
高分子表面活性剂
聚乙烯基吡咯烷酮作为高分子表面活性剂,在不同的分散体系中,可作为分散剂、乳化剂、增稠剂、流平剂、粒度调节剂、抗再沉淀剂、凝聚剂、助溶剂和洗涤剂。
催化剂制备
作为活性剂稳定胶粒,用于核壳催化剂的制备过程。
其它方面
PVP可作为三次采油的胶凝剂,提高油田的采油率。作为感光材料的助剂有助于降低乳胶度和增强显影图像的覆盖能力。在高分子聚合过程中作为增稠剂、分散稳定剂和粘结调节剂等。在造纸行业作为分散剂,在丙烯胺气化反应中作为助催化剂。PVP在分离膜、光固化树脂、激光视盘、减阻涂料、建材、炼钢和电镀等领域的应用也在兴起。
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