納米塑料是指用層狀硅酸鹽作為分散相，利用插層聚合、熔融插層等特殊工藝方法制備的聚合物／層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料。層狀硅酸鹽主要來源于天然蒙脫土，故又稱聚合物／粘土納米復(fù)合材料。納米塑料一詞主要出現(xiàn)于工業(yè)性和商業(yè)性雜志中。中科院化學(xué)所工程塑料國家重點實驗室漆宗能教授說，蒙脫土的基本單元結(jié)構(gòu)片層厚約1NM，長寬約10NM，用插層聚合等工藝所制備的納米復(fù)合材料形成特殊的“納米馬賽克”結(jié)構(gòu)，類似在有機(jī)聚合物基體上貼上了一層無機(jī)納米馬賽克，具有一般塑料所不具備的優(yōu)異性能，特別是氣體阻隔性和熔體粘度反常下降。
利用蒙脫土具有離子交換反應(yīng)特性制備有機(jī)化蒙脫土，有機(jī)蒙脫土能進(jìn)一步與單體或聚合物熔體反應(yīng)，在單體聚合或聚合物熔體混合的過程中原位生成納米尺度的結(jié)構(gòu)片層，均勻分散到聚合物基體中，從而形成納米塑料。納米塑料能夠?qū)o機(jī)物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、可加工性及耐腐蝕性完美地結(jié)合起來，是典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。插層復(fù)合技術(shù)在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上不需要新的投資，環(huán)境友好，易工業(yè)化。
20世紀(jì)80年代末，日本首先發(fā)明了兩步法制備尼龍－6／蒙脫土納米復(fù)合材料。隨后，美國康奈爾大學(xué)和賓西法尼亞大學(xué)等進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究。美國于1995年成立NANOCOR公司，開始聚合物／粘土納米復(fù)合材料的工業(yè)化試制。中科院化學(xué)所于1993年在國家基金委、“863”新材料專家委員會和科技部等項目資助下，開始了納米塑料的系統(tǒng)研究，到2000年已成功地開發(fā)出了以聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、硅橡膠、聚苯胺、聚氨酯等為基材的一系列納米塑料，申請專利13項，其中公開專利8項，授權(quán)5項，納米超高分子量聚乙烯（N－UHMWPE）管項目通過省級鑒定，獲得河北省科技進(jìn)步二等獎，2000年成立了北京聯(lián)科納米材料有限公司，部分產(chǎn)品已出口日本。納米PET在燕山石化聚酯廠成功地進(jìn)行了工業(yè)化放大，完成了部分產(chǎn)品的工業(yè)化應(yīng)用。
納米塑料中用作納米無機(jī)相材料的蒙脫土（MMT），是我國豐產(chǎn)的一類天然粘土礦物，是一種層狀硅酸鹽。其結(jié)構(gòu)片層是納米尺度的，包含有三個亞層，在兩個硅氧四面體亞層中間加含一個鋁氧八面體亞層，亞層之間通過共用氧原子以共價鍵連接，結(jié)合極為牢固。整個結(jié)構(gòu)片層厚約1NM，長寬約100NM，由于鋁氧八面體亞層中的部分鋁原子被低價原子取代，片層帶有負(fù)電荷，過剩的負(fù)電荷靠游離于層間的NA＋、CA2＋和MG2＋等陽離子平衡，因此容易與烷基季胺鹽或其他有機(jī)陽離子進(jìn)行離子交換反應(yīng)生成有機(jī)化蒙脫土，有機(jī)化蒙脫土成親油性，并且層間的距離增大，因此有機(jī)蒙脫土能進(jìn)一步與單體或聚合物熔體反應(yīng)，在單體聚合或聚合物熔體混合的過程中剝離為納米尺度的結(jié)構(gòu)片層，均勻分散到聚合物基體中，從而形成納米塑料。這種插層復(fù)合技術(shù)是基于在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上的技術(shù)革新，不需要新的高昂設(shè)備投資，工藝簡單，操作方便，環(huán)境友好，特別適合于聚合物改性，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
