納米技術(shù)在石油化工的應(yīng)用樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。納米技術(shù)在石油化工中的應(yīng)用摘要:納米技術(shù)與信息技術(shù)、生物技術(shù)一起被并列為當(dāng)代三大技術(shù)。被專家們預(yù)測(cè)為21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展的三大支柱。納米技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用納米催化劑開采稠油稠油約占全球原油儲(chǔ)量的20％,稠油已經(jīng)成為油田開采的主要對(duì)象。從發(fā)展趨勢(shì)看,納米材料現(xiàn)已滲透到石油化工三大合成材料和化學(xué)加工領(lǐng)域。本文將從納米催化劑、納米管、納米材料等幾個(gè)方便綜述納米技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:納米技術(shù)催化劑納米管納米復(fù)合材料納米技術(shù)在石油催化劑領(lǐng)域中的應(yīng)用石化工業(yè)技術(shù)進(jìn)展主要?dú)w功于催化劑的進(jìn)步。催化劑技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)了相關(guān)裝置的發(fā)展進(jìn)程。納米技術(shù)應(yīng)用于催化劑領(lǐng)域,一是由于納米晶粒。表面活性中心多．在適當(dāng)?shù)臈l件下能夠催化斷裂c—c和c—o鍵,并使反應(yīng)速度加快二是由于納米晶粒催化劑沒有孔隙．避免了常規(guī)催化劑所引起的反應(yīng)物向其內(nèi)孔緩慢擴(kuò)散帶來某些副反應(yīng)產(chǎn)物的生成:三是納米催化劑不必要附著在載體上使用,能夠直接加入液相反應(yīng)體系中．反應(yīng)產(chǎn)生的熱量能隨反應(yīng)物流動(dòng)而不斷向周圍擴(kuò)散．從而保證不會(huì)因局部過熱導(dǎo)致催化劑結(jié)構(gòu)破壞而失去活性。納米催化劑有兩種類型:一是金屬(或氧化物)納米粒子催化劑,主要以貴金屬為主,例如鉑、鈀、銠、銀。非貴金屬還有鎳、鐵、鈷等。第二種是以氧化物為載體(氧化鋁、氧化硅分子篩等)把粒徑為1～10nm的金屬(或氧化物)粒子,分散到這種多孔的襯底上,然后經(jīng)過活性等手段,與載體結(jié)合形成表面負(fù)載型催化劑,對(duì)于不同的化學(xué)反應(yīng)歷程．用不同類型的納米材料催化劑。用納米催化劑提高催化反應(yīng)的速度、活性、選擇性的研究將是未來催化科學(xué)的重大課題。因此,系統(tǒng)地研究與開發(fā)納米催化劑具有深遠(yuǎn)的意義?？蒲腥藛T在納米微粒催化劑的研究方面已取得一些進(jìn)展。1.1煉油催化領(lǐng)域。1)、油加氫催化劑撫順石化研究院和青島化工學(xué)院納米材料研究所合作,制備的納米鈀120,催化劑,用于裂解汽油一段加氫催化過程。裂解汽油是吉林有機(jī)化工廠產(chǎn)品．經(jīng)重新蒸餾(150℃2)、化劑55～70nm為半徑的鈦酸鈷作為催化活體,用多孔硅膠或120,陶瓷作為載體制成催化劑．其催化效率極高。經(jīng)它催化的油中硫的含量小于0．01％。達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。還有一種納米二硫化鉬催化劑,其脫硫活性比常規(guī)催化劑高10倍。3)、子篩粒徑為1～100nm的納米分子篩,具有一般超微粒子所具有的特點(diǎn),它的一些物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)如催化作用、熱穩(wěn)定性、化學(xué)活性和強(qiáng)度、耐磨性等均顯著高于普通尺寸的分子篩。研究發(fā)現(xiàn)。具有更多外表面活性中心和外露晶胞的納米分子篩,由于其短而規(guī)整的孔道和均勻的骨架組分徑向分布,在催化應(yīng)用中具有更強(qiáng)的裂化大分子的能力。并能延緩孔堵塞,預(yù)計(jì)在催化裂化、加氫裂化、深度加氫脫硫和脫芳烴催化．中國石油和化工科技經(jīng)緯劑中都會(huì)得到應(yīng)用。太原理工大學(xué)精細(xì)化工研究所采用分步合成法,在低堿度體系、無添加劑、常規(guī)操作條件下,合成了粒度小于inm的高結(jié)晶度的型分子篩。①乙炔聚合反應(yīng)用制得的納米銅、納米鎳催化乙炔聚合反應(yīng)。納米銅及納米鎳均顯示出較高的催化活性,且生成的催化產(chǎn)物是一種纖維狀彈性體．本身具有導(dǎo)電性。、②石腦油轉(zhuǎn)變?yōu)榉紵N③乙烯的氧化反應(yīng)納米鉑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從6000降至室溫。④一環(huán)己烯醇與叔丁基過氧化氫環(huán)氧化生產(chǎn)2,3一環(huán)氧化環(huán)己烯醇瑞士技術(shù)研究院開發(fā)了一種低費(fèi)用、高效的納米顆粒二氧化鈦一二氧化硅催化劑,可應(yīng)用于環(huán)氧化反應(yīng)。環(huán)氧化物是生產(chǎn)許多聚合物、表面活性劑和醫(yī)藥的關(guān)鍵中間體。與傳統(tǒng)的環(huán)氧化催化劑相比．這種催化劑可大大提高轉(zhuǎn)化率。它們基于相同的材料,但產(chǎn)生副產(chǎn)物很少,同時(shí)更高效和更穩(wěn)定。傳統(tǒng)的環(huán)氧化催化劑選擇性為65％～80％,而二氧化鈦一二氧化硅納米新催化劑的選擇性約為90％。這種催化劑按連續(xù)氣相過程生產(chǎn)。比制備常規(guī)環(huán)氧化催化劑要價(jià)廉。⑤馬來酸酐與雙馬來自來酰亞胺的聚合反應(yīng)⑥的氧化和02的還原⑦尾氣處理這是中國首次將納米材料應(yīng)用在催化領(lǐng)域中。⑧02的分解用納米e20,作催化劑能夠在較低溫度(270～3000)下分解02等。⑨丙烯氫甲?；磻?yīng)張鴻斌等制備的銠膦絡(luò)合物碳納米管催化劑用來催化丙烯氫甲?；磻?yīng)。她們還與其它方法制備的非納米催化劑進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,銠膦絡(luò)合物納米碳管催化劑不但丙烯氫甲酰轉(zhuǎn)化率高,而且產(chǎn)物的區(qū)位選擇性(丁醛正異構(gòu)比)也很高。合成氨反應(yīng)林敬東等用ig催化甲烷法制得的碳納米管作催化劑載體,嵌入鉀催化劑,裝入石英反應(yīng)器中,先進(jìn)行還原活化,然后通入經(jīng)40:脫氧劑和分子篩凈化的2和3:混合氣,流速1800mlh進(jìn)入反應(yīng)器,控制反應(yīng)溫度,產(chǎn)物中合成氨產(chǎn)率為532ml氨。文獻(xiàn)報(bào)道納米碳管的結(jié)合能較石墨的低,這意味著碳納米管上的電子更加離域。這更有利于載體向鐵提供電子,有利于2的活化。另外碳納米管的表面更趨于堿性,有利于生成的氨脫附嵌鉀的碳納米管有很大的貯氫量。這無疑都有利于氨的合成。小結(jié)在催化科學(xué)技術(shù)中,催化新材料的研究是開拓新催化劑的源泉。因?yàn)榇呋瘎谋举|(zhì)上講是一種具有特殊功能的材料,催化材料的發(fā)展歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們,一種新型催化劑和催化工業(yè)的出現(xiàn)往往是以新催化材料的研究開發(fā)為先導(dǎo)的。國際上已把納米粒子催化劑稱為第四代催化劑。人們?cè)诩{米催化劑制備技術(shù)和開發(fā)應(yīng)用方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并開發(fā)出了一些產(chǎn)品,但一直較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、商品化規(guī)模,主要問題是:現(xiàn)有的制備技術(shù)還不夠成熟,已取得的成果還停留在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模生產(chǎn)階段,對(duì)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)涉及到的工程技術(shù)問題認(rèn)識(shí)不夠。能夠工業(yè)化生產(chǎn)納米催化劑的設(shè)備有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。以提高產(chǎn)量并降低粉末的成本.納米催化劑的性能穩(wěn)定控制技術(shù)尚未掌握。粉末在空氣中極易氧化、吸濕和團(tuán)聚,性能很不穩(wěn)定,因而給它們的應(yīng)用帶來了障礙,而且降低了其使用性能。這幾個(gè)方面將是以后研究納米催化劑的重要方向。世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家紛紛把它列為高科技發(fā)展項(xiàng)目。當(dāng)前中國從事納米材料生產(chǎn)的企業(yè)有100多家,并建立了幾個(gè)納米材料研究基地,有關(guān)科研部門和生產(chǎn)企業(yè)還對(duì)納米復(fù)合塑料、納米涂料、納米橡膠和纖維的改性以及納米材料在能源和環(huán)保等方面的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究和開發(fā),并取得一定的成果。近年來一些重大的研究成果不斷問世,如成功合成世界最長的碳納米管。制成性能優(yōu)良的納米掃描顯微鏡,合成出高質(zhì)量的儲(chǔ)氫碳納米材料等．具有國際領(lǐng)先水平。中國已能生產(chǎn)鐵、鎳、鋅、銀、銅、鋁、鈷等金屬納米粉和氧化物粉末以及陶瓷粉末等30多種。有些產(chǎn)品已達(dá)國際先進(jìn)水平。氫化反應(yīng)催化劑化合物的納米顆粒能使芳香結(jié)構(gòu)發(fā)生催化加氫脫硫和加氫飽和,對(duì)瀝青有改質(zhì)作用,從而降低稠油粘度。膜提高采收率分子沉積膜驅(qū)油技術(shù)是指膜以水為傳遞介質(zhì),依靠強(qiáng)的離子間靜電相互作用,沉積在儲(chǔ)層巖石表面形成牢固的單分子層超薄膜,降低原油與巖石表面的粘附力,降低吸附邊界層。該體系降低油水界面張力不明顯,也不增加溶液體系的粘度,從而改變油水流度比。成膜作用由近及遠(yuǎn)逐漸推進(jìn),在水的沖刷作用下,原油被剝離巖石表面,從而提高驅(qū)油效率和原油采收率。在傳統(tǒng)的化學(xué)驅(qū)油過程中,在室內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異性能的表面活性劑,由于在地層中損失量很大,在儲(chǔ)層中存在吸附、沉淀、滯留和溶液損失,影響了其現(xiàn)場驅(qū)替實(shí)驗(yàn)效果和產(chǎn)業(yè)化。而膜驅(qū)在室內(nèi)同樣表現(xiàn)出優(yōu)異性能,但其在儲(chǔ)層中吸附損失小(僅有單層吸附而無多層吸附)和溶解損耗低(油水分配系數(shù)一般小于0．1),基于不存在沉淀,滯留損耗,加之膜驅(qū)適用油藏范圍廣等特點(diǎn),因此只要區(qū)塊選擇合理,注入量適當(dāng),其現(xiàn)場驅(qū)替實(shí)驗(yàn)效果應(yīng)該是很明顯的,膜驅(qū)有望成為具有普適意義的新型采油技術(shù)。1．3納米聚硅材料在增注方面的應(yīng)用近年來,中國大多數(shù)油田都進(jìn)入注水開發(fā)階段,但對(duì)于低滲透油田的注水開采存在著開采速度慢,最終采收率低等問題。為了解決這一難題,國內(nèi)某些油田在現(xiàn)場注水開采過程中采用了新型降壓增注劑一納米聚硅材料。納米聚硅材料是一種以為主要成分,粒徑在10～500nm,具有極強(qiáng)憎水親油能力的白色粉末狀物質(zhì)。納米聚硅材料具有極強(qiáng)憎水性,注入油層后,其降壓增注作用的主要機(jī)理是能將吸附在孔隙內(nèi)表面的水膜趕走,改變巖石的潤濕性,有效地?cái)U(kuò)大孔徑,并大幅度降低注入水在孔隙中的流動(dòng)阻力,避免發(fā)生水化現(xiàn)象,起著降低注入壓力,平衡注水井間差異的作用。該技術(shù)用于低滲透油藏注水井的解堵、降壓、增注,可使注水井吸水能力增加20％～60％,具有效果顯著,施工簡單,無污染等優(yōu)點(diǎn)。納米材料在調(diào)剖堵水中的應(yīng)用現(xiàn)有的調(diào)堵材料,如水泥、堿一礦渣、水玻璃、樹脂顆粒等調(diào)堵材料的凝膠具有較高的強(qiáng)度,而且成本較低。但由于顆粒直徑較大,對(duì)于孔隙直徑在左右的低滲透油層,這類材料無法應(yīng)用,且現(xiàn)有成熟應(yīng)用的調(diào)剖堵水技術(shù)及相關(guān)配套技術(shù)大多不適宜溫度在120℃以上．礦化度在100000mg以上的高溫高鹽深井(4500以上)油藏。因此國內(nèi)新投入開發(fā)納米堵劑,納米堵劑主要由無機(jī)納米材料,高效分散劑,反應(yīng)速度控制等材料組成。無機(jī)納米材料顆粒微細(xì)均勻,比表面積大,化學(xué)活性高,可在油藏溫度下引發(fā)水化固化反應(yīng)。生成以納米材料為核心節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),顯著改進(jìn)堵劑的抗壓性能和化學(xué)溶解性能。陳淵等m1研制了一種納米堵劑,其顆粒微細(xì)均勻,易進(jìn)入低滲透油藏的微孔隙,堵劑耐高溫,高壓和高礦化度,可根據(jù)井況調(diào)整,旋工安全性好。在河南安棚油田,新疆塔河油田等疑難井實(shí)施化學(xué)封堵10井次,措施井封堵段最深達(dá)5100m,地層溫度最高達(dá)118℃,地層水礦化度最高達(dá)2309,階段累計(jì)增油7836．5t,增產(chǎn)天然氣464624m3,降水27362．現(xiàn)場應(yīng)用表明,納米堵劑是一種較好的新型封堵劑。當(dāng)前,許多納米材料在石油工業(yè)中的應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)階段,離實(shí)際應(yīng)用還有很長距離,需要解決許多存在的問題,如制得成本低,易工業(yè)化生產(chǎn)的納米材料納米材料在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬采油雖然取得不少成果,可是采油是在地下復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行,因此現(xiàn)場應(yīng)用還存在許多問題。只要解決了以上問題,納米材料才能在石油工業(yè)中得到推廣應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的發(fā)展,納米技術(shù)將成為石油工業(yè)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。納米科技的創(chuàng)新必將對(duì)石油工業(yè)帶來新的突破。納米管在石油化工中的應(yīng)用納米管可制成高強(qiáng)度碳纖維材料,用碳納米管作為增強(qiáng)填料能夠形成各種復(fù)合材料,用碳納米管還可制成貯氫材料。碳納米管儲(chǔ)氣能力極強(qiáng),多壁碳納米管儲(chǔ)氫量可達(dá)4．2％,可作為儲(chǔ)氫材料用于料電池等領(lǐng)域。由納米尺寸碳顆粒組成的碳納米管可用作料電池電極的支撐材料。但現(xiàn)生產(chǎn)工藝昂貴,因涉及在惰性氣氛中采用二氧化碳激光使碳從石墨中蒸發(fā)。日本豐橋(oyohashl)技術(shù)科學(xué)大學(xué)與okai碳素公司和utaba公司聯(lián)合開發(fā)的新方法,因在大氣氣氛中制取,可大大節(jié)減費(fèi)用。新方法用電弧噴射法合成碳納米管。采用200～300的20直流電在兩個(gè)石墨電極(用絕緣板隔開)間產(chǎn)生電弧。陽極不斷消耗并在4000—10000下快速蒸發(fā),引起電弧噴射。將電弧噴射快速急冷至室溫,將它吹到冷卻板上,得到碳顆粒。約70％的產(chǎn)物由碳顆粒(長50～150nm)凝聚體組成,約30％為長3～10nm、直徑1～5nm納米管。日本三井化學(xué)公司建成世界最大規(guī)模的碳納米管生產(chǎn)裝置,生產(chǎn)能力為120ta,碳納米管價(jià)格稍低于90美元kg,該產(chǎn)品己用于生產(chǎn)高性能塑料的增強(qiáng)材料、蓄電池、電子元件及料電池電極材料。日本昭和電工公司開發(fā)34葡衄料產(chǎn)業(yè)．2成功在纖維素納米管(纖維直徑20nm)與氣相法碳素纖維(纖維直徑150nm)范圍之間的80nm碳納米纖維,建立了10ta的生產(chǎn)裝置。德國由菲利浦斯大學(xué)和axanck微細(xì)結(jié)構(gòu)學(xué)院組成的研究集團(tuán)開發(fā)了生產(chǎn)均一聚合物納米管的簡易技術(shù),生產(chǎn)的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚四氟乙烯功能納米管(長度100m),用作催化劑具有應(yīng)用潛力。yperion催化國際公司也是世界上噸位級(jí)碳納米管生產(chǎn)商,最近引入新的導(dǎo)電納米管增強(qiáng)氟聚合物,擴(kuò)展了其納米管增強(qiáng)的塑料家族,其中包括乙烯一四氟乙烯和聚偏二氟乙烯,它們應(yīng)用于汽車、電子和材料處理各個(gè)領(lǐng)域,可控制靜電、提高抗化學(xué)品性能、增強(qiáng)內(nèi)在潤滑性。大陸菲利浦斯與美國西南納米技術(shù)公司組建技術(shù)聯(lián)盟,也加快了低成本碳納米管的商業(yè)化步伐,應(yīng)用于塑料摻混物是其目標(biāo)市場之一?，F(xiàn)有碳納米管的生產(chǎn)成本一般高達(dá)500美元,使用其技術(shù)可使成本降低30％一50％。該公司與常見的電弧法和萊塞法合成碳納米管技術(shù)不同,推出新的流化床反應(yīng)器工藝,組合了anielesasco公司開發(fā)的催化劑。we公司實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的單壁碳納米管(w)商品名稱為o—o丁。we與大陸菲利浦斯公司已在美國俄克拉何馬大學(xué)ampus研發(fā)園區(qū)投資建設(shè)中型裝置,單壁碳納米管(w)生產(chǎn)能力將提高到165kga。美國yex公司首次向市場投放了兩種基于碳納米管的anoove系列添加劑產(chǎn)品,即多壁碳納米管和單壁碳納米管添加劑產(chǎn)品。這兩種產(chǎn)品可用于改性聚氯酯,大大提高材料的導(dǎo)電和力學(xué)性能,其中導(dǎo)電性能能夠提高10個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)前中國清華南風(fēng)納米粉體技術(shù)產(chǎn)業(yè)化工程中心開發(fā)的15kghr碳納米管批量生產(chǎn)技術(shù)已創(chuàng)下國際新高,按每年8000小時(shí)計(jì)。產(chǎn)能將達(dá)120ta,表明中國碳納米管產(chǎn)業(yè)化技術(shù)已走在世界前列。據(jù)估算,全球混配塑料市場到將達(dá)50億美元,單壁碳納米管可使聚合物提高抗靜電、靜電分散和電磁干憂屏蔽能力,其混配聚合物市場可達(dá)10億美元。公司除研發(fā)導(dǎo)電聚合物外,還致力于使用單壁碳納米管改進(jìn)纖維性能。驗(yàn)證了單壁碳納米管與聚的組合纖維性能,日本oyobo公司生產(chǎn)的o商品名為zyon,o是當(dāng)前世界上強(qiáng)度最高的工業(yè)纖維,將o組合10％,該組合纖維對(duì)能量的吸收性能是純o的2倍。公司與公司采用ipco工藝建造了200—400kga高純度碳納米管中型裝置。初,日本昭和電工采用蒸氣增長法碳纖維技術(shù),投運(yùn)了10t,a裝置生產(chǎn)碳納米(直徑80nm)纖維。納米催化劑據(jù)商務(wù)通訊公司報(bào)道,全球納米催化劑市場將達(dá)到37億美元,將達(dá)到50億美元。在煉油和石化行業(yè),納米催化劑將有更多應(yīng)用,占納米催化劑市場的38％以上?；瘜W(xué)和醫(yī)藥領(lǐng)域占19．6％,食品加工和環(huán)保領(lǐng)域占42．4％。隨著納米微粒粒徑的減小,表面積逐漸增大,吸附能力和催化性能也隨之增強(qiáng)。這些獨(dú)特效應(yīng)使納米催化劑不但能夠控制反應(yīng)速度,大大提高反應(yīng)效率,甚至能夠使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)進(jìn)行。納米金屬粒子作為催化劑已成功應(yīng)用到加氫催化反應(yīng)中。以粒徑小于0．3nm的i和u—n合金的超細(xì)微粒為主要成分制成的催化劑,可使有機(jī)物加氫的效率比傳統(tǒng)鎳催化劑提高10倍。納米t粉、(碳化鎢粉)也是高效的加氫催化劑,超細(xì)g粉則能夠作為乙烯氧化的催化劑。當(dāng)前,已報(bào)道的納米金屬氧化物催化劑有e30一、ioz和eo:等。美國一家公司推出的系列納米u(yù)o抗茵劑已具備商業(yè)實(shí)用性,這種粒徑范圍在20～50nm的uo易加入塑料、合成纖維、黏合劑和涂料中,主要用于防護(hù)漆、防污漆和不同涂料的添加劑。而一種稀土氧化物no復(fù)合材料則可作為選擇性氧化乙烷制乙烯的催化劑,用其催化的反應(yīng),乙烷轉(zhuǎn)化率可達(dá)60％,乙烯選擇性則高達(dá)90％。以氧化物為載體的負(fù)載型納米金屬催化劑具有許多優(yōu)異性能,其載體種類很多,有氧化鋁、氧化硅、氧化鎂、氧化鈦、沸石及分子篩等。納米負(fù)載型催化劑用igo催化甲烷法制得的納米碳管作催化劑載體,嵌入鉀催化劑,經(jīng)脫氧、凈化處理后,用于合成氨的催化反應(yīng)中,合成氨的產(chǎn)率大大高于同條件常見催化劑的產(chǎn)率,而且納米碳管表面更趨于堿性,有利于生成的氨脫附。納米復(fù)合材料在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用納米復(fù)合材料納米粒子具有出眾的表面界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及量子尺寸效應(yīng),它和聚合物密度小,耐腐蝕易加工等優(yōu)良特性結(jié)合后,更呈現(xiàn)出不同于常規(guī)聚合物復(fù)合材料的性能。3.1納米復(fù)合材料的優(yōu)越性納米塑料聚合物納米復(fù)合材料的迅速崛起為提升傳統(tǒng)塑料產(chǎn)業(yè)注入了新的活力。以納米材料復(fù)合形成的納米復(fù)合材料。使傳統(tǒng)材料的性能得到了進(jìn)一步優(yōu)化。與傳統(tǒng)的復(fù)合材料相比,聚合物納米復(fù)合材料表現(xiàn)出更優(yōu)異的綜合性能。比如尼龍6納米塑料與純尼龍6相比,具有高強(qiáng)度、高模量、高耐熱性、低吸濕陛、高尺寸穩(wěn)定性。阻隔性能好,性能全面超過尼龍6,而且具有良好的加工性能。與普通的玻璃纖維增強(qiáng)和礦物增強(qiáng)尼龍6相比,具有密度低、耐磨性好、綜合性能優(yōu)等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)該納米復(fù)合材料還可進(jìn)一步用于玻璃纖維增強(qiáng)和普通礦物增強(qiáng)等改性納米尼龍6,其性能更加優(yōu)越。納米粘土的加入能夠令復(fù)合材料的剛度和耐熱性明顯增加,同時(shí)沖擊韌性的下降并不明顯。已廣泛應(yīng)用于(聚丙烯)、(尼龍)等聚合物材料中。自1990年日本豐田公司推出第一個(gè)6n—(納米蒙脫土)產(chǎn)品l015以來,納米改性塑料的研究迅速成為熱點(diǎn)。經(jīng)過納米粘土增韌的已用于汽車前后保險(xiǎn)杠,使原保險(xiǎn)杠厚度由4mm減至3mm,質(zhì)量減輕約13。應(yīng)用納米尼龍復(fù)合物作為包裝塑料中的阻隔材料在國外已成熱點(diǎn)。應(yīng)用n—(納米蒙脫土)為鈍化阻隔層、吸氧劑為活化劑,可使6的o:透過率下降到1100,作為三層結(jié)構(gòu)啤酒瓶的芯層可使啤酒貨架壽命由不足120天延長到180天將n—用于三層瓶的芯層,厚度僅為瓶的10％,但透氧性可下降到1,100,且中間不需要粘結(jié)層、加工方便,同時(shí)阻隔瓶仍可保持玻璃的透明度。公司也利用尼龍納米粘土復(fù)合材料開發(fā)油系統(tǒng)用阻隔材料,5％n—6或66共混物可使材料的汽油滲透率下降到14,已用該技術(shù)開發(fā)成功阻隔油管道。納米顆粒正在改進(jìn)塑料性能中發(fā)揮作用。研究表明,在不損害塑料的剛性情況下,使用納米顆?？傻统杀镜靥岣呔勐纫蚁┖途郾┑捻g性(抗沖強(qiáng)度)。納米ao?？蓮囊椎玫脑现迫?生產(chǎn)無污染,成本低,無可性,摻混應(yīng)用于塑料中可起到重要的增韌效果。在常規(guī)用彈性體進(jìn)行增韌時(shí),聚合物的剛性一般會(huì)因抗沖能力增高而變差。摻混810～mao。到體系中,可使抗撓模量從2180a提高到2210a,而抗張強(qiáng)度相對(duì)保持不變,其它機(jī)械性質(zhì)基本無改變。另外,將納米ao。以8:100比例摻混入中,其抗沖強(qiáng)度可達(dá)35m2,它比純體系要高出1．5倍,組合物體系的硬度也有提高。北京化工大學(xué)教育部超重力工程研究中心的無機(jī)納米顆粒增韌改性塑料制品工業(yè)化技術(shù)經(jīng)過驗(yàn)收。該項(xiàng)目在國際領(lǐng)先的超重力法及特種表面處理技術(shù)制備高性能低成本活性納米碳酸鈣(a—o。)的基礎(chǔ)上,又提出并開發(fā)了無機(jī)一有機(jī)納米復(fù)合材料母料法技術(shù),成功地解決了納米a—。粒子在、塑料中的分散及加工流動(dòng)性問題,為國內(nèi)外首創(chuàng),而且已經(jīng)建立了3000ta納米ao。增韌母料工業(yè)化示范生產(chǎn)線和試驗(yàn)基地,以及1萬ta納米a03復(fù)合門窗異型材生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)了納米a03增韌母料在門窗異型材生產(chǎn)中的工業(yè)化應(yīng)用。北京中超海奇科技公司引進(jìn)北京化工大學(xué)超重力工程研究中心技術(shù),建成納米ao。塑料增韌母料工業(yè)化生產(chǎn)線,當(dāng)前產(chǎn)品在國內(nèi)多家門窗異型材廠應(yīng)用,并出到新加坡等地。由武漢石油化工廠與華中科技大學(xué)共同研究開發(fā)的納米阻聚丙烯專用料技術(shù),在利用b:o。對(duì)起阻作用的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了正確增強(qiáng)、增韌,得到了具有優(yōu)異阻性能和力學(xué)性能的基納米復(fù)合材料,在填充5％的納米b:o。后,其阻性能達(dá)到一0級(jí),機(jī)械性能良好。該技術(shù)的創(chuàng)新之處在于采用原位共聚合方法在納米b:os的表面包覆聚丙烯酸酯類聚合物,38l舒盯斟產(chǎn)業(yè)．2然后與復(fù)合,解決了納米粒子團(tuán)聚的問題,有利于bzo。在聚合物基體中分散。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了阻功能與增強(qiáng)、增韌的集成,達(dá)到了國際先進(jìn)水平。用n—(納米蒙脫土)等無機(jī)納米材料添加到聚合物中,還能為聚合物增加一些特殊的功能,如抗菌性、阻隔性、耐候性、阻性等。如用2％、5％的n—添加到6后,復(fù)合材料的熱釋放速率值分別下降了32％和63％,且燒時(shí)不產(chǎn)生煙霧。納米二氧化鈦(io:)因其粒徑只有普通二氧化鈦的1門0,它不但能影響細(xì)菌繁殖力,而且能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),達(dá)到徹底降解細(xì)菌,防止內(nèi)毒素引起的二次污染。納米ioz在降解有機(jī)污染物和殺滅細(xì)菌的同時(shí),自身不分解、不溶出,光催化作用持久,并具有持久的殺菌、降解污染物效果。添加約1％納米i:的抗茵塑料,可廣泛應(yīng)用于食品包裝、電器、家具、餐具、公用設(shè)施等,以防止病菌的繁殖和交叉感染。四川攀枝花鋼鐵公司自主開發(fā)了納米二氧化鈦制備技術(shù),年產(chǎn)200t的生產(chǎn)基地己投產(chǎn)。美國加州ybridastics公司開發(fā)出了一種全新思路的納米增強(qiáng)劑o。這是一種采用多面體低聚半氧硅烷(或稱o)技術(shù)合成的一種具有納米結(jié)構(gòu)的化學(xué)改性的io:微粒。其特點(diǎn)是它能溶于溶劑和樹脂中,因而能確保實(shí)現(xiàn)分子分散,同時(shí)保持低粘度,從而加大了填充量,而且不影響加工流動(dòng)性。但當(dāng)溫度降至o的熔點(diǎn)以下時(shí),它便立即固化并形成納米結(jié)構(gòu)起到增強(qiáng)作用。o的另一個(gè)特點(diǎn)是它的單體或齊聚物都與樹脂發(fā)生接枝共聚,使接枝物玻璃化溫度提高到樹脂本身的分解溫度以上,而接枝產(chǎn)物的分解溫度又比樹脂提高了40～100℃,這使它高溫下仍保持了良好的加工流動(dòng)性。韓國化學(xué)公司應(yīng)用納米技術(shù)開發(fā)成功高阻隔性工程塑料,這種稱為yper．er的塑料對(duì)溶劑、水和氣體均有很好的阻隔性能,已應(yīng)用于食品、化妝品、農(nóng)藥和汽車料貯箱。經(jīng)過應(yīng)用納米技術(shù),提高了阻隔能力,克服了傳統(tǒng)阻隔材料的缺陷,包括需多層使用,從而改進(jìn)了可模塑性和在水中的耐用性?；瘜W(xué)公司已使這種材料商業(yè)化用于化妝品容器,并與汽車生產(chǎn)商合作,生產(chǎn)特殊規(guī)格的yperier塑料用于料貯箱,全球這一市場達(dá)6．8億歐元年。美國賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),將碳納米管加入環(huán)氧樹脂中生成的復(fù)合材料,硬度可增加3倍,室溫下的熱導(dǎo)率可增加125％,環(huán)氧樹脂經(jīng)此復(fù)合后,某些性能大大得到優(yōu)化。該復(fù)合材料由95％～99％的環(huán)氧樹脂、1％～5％的碳納米管混合而成。據(jù)稱,環(huán)氧樹脂是碳納米管增強(qiáng)材料具有吸引力的目標(biāo)材料。相對(duì)容易與很細(xì)的纖維混合,而且更硬、導(dǎo)熱性更好的環(huán)氧材料明顯具有工業(yè)上的優(yōu)點(diǎn)。3.2納米聚合物輪胎納米聚合物在輪胎中應(yīng)用意大利ova—mont公司與固特異(oodyear)輪胎和橡膠公司合作,開發(fā)了由谷物生產(chǎn)的納米顆粒尺寸淀粉聚合物,它可大大減少輪胎的滾動(dòng)阻力。用淀粉聚合物改進(jìn)的輪胎比所謂”綠色”輪胎(含沉積氧化硅)相比,滾動(dòng)阻力減少25％,進(jìn)一步開發(fā)可望減少阻力40％。利用該技術(shù)已向歐洲推出固特異公司jotred3輪胎,并由固特異子公司鄧綠普公司推向日本市場。該技術(shù)將淀粉聚合物的圓形納米顆粒與橡膠相摻混,關(guān)鍵組分使用了未披露的石化聚合物,使淀粉低的滾動(dòng)阻力與石化聚合物的高彈性相結(jié)合。使用iotred3輪胎與摻有氧化硅的輪胎相比,可減少料消耗5％,相當(dāng)于減少0279,km。3.3在功能性聚酯等纖維中的應(yīng)用一批經(jīng)過共混、復(fù)合紡絲或整理加工等技術(shù)制造的含納米材料的功能性纖維相繼面世,其中如吸收遠(yuǎn)紅外線、抗紫外線、抗菌、防臭、親水親油、防輻射、變色、芳香、耐熱、阻、抗靜電、導(dǎo)電等不同功能的纖維已引起人們關(guān)注。例如,作為紫外線屏蔽添加劑使用的無機(jī)納米材料,主要有二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鋁、氧化錳等金屬氧化物,這些添加劑的主要作用是能有效的屏蔽對(duì)人體產(chǎn)生傷害作用的波長在200—400um范圍內(nèi)的紫外線。日本可樂麗公司率先推出防紫外線纖維,該纖維經(jīng)過采用特殊無機(jī)納米材料進(jìn)行共混紡絲生產(chǎn),不但能防曬,屏蔽97％以上的紫外線,而且還能阻止熱輻射并抑制服裝內(nèi)溫度的升高。帝人、尤尼吉卡、東洋紡、三菱人造絲、鐘訪等公司也相繼開發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品。中國東華大學(xué)、上海第十七化纖廠等也在從事防紫外線纖維的開發(fā),天津石化公司應(yīng)用納米技術(shù)開發(fā)的抗菌纖維、遠(yuǎn)紅外纖維和抗紫外纖維己批量推向市場,該公司研發(fā)的抗紫外滌綸短纖維。還進(jìn)入競爭激烈的美國市場。三菱人造絲公司還生產(chǎn)高吸水性和涼爽手感的含微孔的中空超細(xì)纖維,該纖維在制造中添加0．4％一5％平均粒徑0．02～0．3um的碳酸鈣粒子,膠體狀的碳酸鈣粒子與聚酯熔融紡絲,制得中空度大于25％的中空纖維。然后經(jīng)堿處理,在纖維表面形成凹凸結(jié)構(gòu)及沿軸向1～15m、徑向1～7m貫通中空部分的微孔,從而賦于纖維以良好的吸濕、導(dǎo)濕性及干爽的手感。中國科學(xué)院化學(xué)所研究小組在超疏水性納米界面材料方面的研究取得突破陛的進(jìn)展。利用一種雙親性的高分子聚乙烯醇為原料,制備了具有超疏水性表面的納米纖維。聚乙烯醇納米纖維,由于聚乙烯醇分子在納米結(jié)構(gòu)表面發(fā)生重排,疏水基團(tuán)向外,分子間氫鍵向內(nèi)。使得整個(gè)體系的表面能降低,從而表現(xiàn)出超疏水性。中國的納米技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀中國納米技術(shù)面臨發(fā)展機(jī)遇中國納米技術(shù)研究起步較早,20世紀(jì)80年代末開始開展納米技術(shù)的研究,近3年出資3億元支持了500多項(xiàng)納米技術(shù)研究,對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級(jí)也已展開,特別在納米涂料、納米抗菌材料、納米粉體加工技