研究者利用無(wú)機(jī)層狀硅酸鹽礦物--蒙脫土具有天然的納米硅氧化四面體的片狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)行插層聚合式與聚合物熔體作用，使之被剝離為納米尺度的片層并均勻分散到聚合物基體中，從而形成聚合物納米材料。

由于蒙脫土為層狀無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料，從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來(lái)看，這種高聚物/層狀無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料包括插層型和剝離型兩種復(fù)合類型，其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)下圖。圖中粗體直線代表層狀硅酸鹽基本結(jié)構(gòu)單元(晶片)的橫切面，彎曲的細(xì)線代表高分子鏈。由此可知，插層型納米塑料中層狀硅酸鹽在近程仍保留其層狀有序結(jié)構(gòu)（一般10-20層），而遠(yuǎn)程是無(wú)序的。剝離型納米塑料中層狀硅酸鹽有序結(jié)構(gòu)皆被破壞，因此，二者在性能上有很大差異。

聚合物層狀無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖

在插層型納米塑料中，聚合物插層進(jìn)入硅酸鹽片層間，蒙脫土的片層間距雖有擴(kuò)大，但片層仍然具有一定的有序性。在剝離型納米塑料中，蒙脫土的硅酸鹽片層完全被聚合物打亂，無(wú)規(guī)分散在聚合物基體中的是一片一片的硅酸鹽單元片層，此時(shí)，蒙脫土片層與聚合物實(shí)現(xiàn)了納米尺度上的均勻混合。由于高分子鏈運(yùn)輸特性在層間受限，空間與層外自由空間有很大的差異，因此插層型納米塑料可作為各向異性的功能材料，而剝離型納米材料具有很強(qiáng)的增強(qiáng)效應(yīng)，是理想的強(qiáng)韌型材料。

由于聚合物基體與粘土片層的良好結(jié)合和粘土片層的平面取向作用，納米塑料表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性和很好的氣體阻隔性。其高阻隔性原理示意如下圖所示。

高阻隔性原理示意圖

有研究者制備的蒙脫土尼龍6(nc-PA6)膜與通用尼龍6膜比較有很好的對(duì)氧氣和水蒸氣的阻隔性，對(duì)氧的透過(guò)率可降低2/3。膜的性能比較如下表所示。

nc-PA6薄膜性能指標(biāo)

由上表中的數(shù)據(jù)可以看出，用層狀納米無(wú)機(jī)材料改性聚丙烯膜會(huì)改善膜的阻隔性，因此這對(duì)于聚丙烯包裝材料來(lái)說(shuō)是一種很好的改性方法。

利用這種蒙脫土納米聚丙烯可用于生產(chǎn)各種聚丙烯制品，如聚丙烯管材、棒材等。將這種納米材料與無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）管材相比，具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗沖擊性，衛(wèi)生環(huán)保性，高溫穩(wěn)定性，抗抽取性，加工性和經(jīng)濟(jì)性。這種材料的收縮性小，抗蠕變性能優(yōu)異，在60-70℃的溫度下，它的耐蠕變開(kāi)裂壽命可達(dá)到50年以上。下表為這種聚丙烯管材的部分性能指標(biāo)。

納米PP-R管材的性能指標(biāo)