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合材料形成特殊的“納米馬賽克”結(jié)構(gòu)，類似在有機聚合物基體上貼上了一層無機納米馬賽克，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特性制備有機化蒙脫土，有機蒙脫土能進一步與單體或聚合物熔體反應，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)高強材料。插層復合技術在傳統(tǒng)工藝基礎上不需要新的投資，環(huán)境友好，易工業(yè)化。
20世紀80年代末，日本首先發(fā)明了兩步法制備尼龍－6／蒙脫土納米復合材料。隨后，美國康奈爾大學和賓西法尼亞大學等進行了系統(tǒng)的理論研究。美國于1995年成立NANOCOR公司，開始聚合物／粘土納米復合材料的工業(yè)化試制。中科院化學所于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行了工業(yè)化放大，完成了部分產(chǎn)品的工業(yè)化應用。
納米塑料中用作納米無機相材料的蒙脫土（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，片層帶有負電荷，過剩的負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陽離子進行離子交換反應生成有機化蒙脫土，有機化蒙脫土成親油性，并且層間的距離增大，因此有機蒙脫土能進一步與單體或聚合物熔體反應，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。這種插層復合技術是基于在傳統(tǒng)工藝基礎上的技術革新，不需要新的高昂設備投資，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)。
