經(jīng)過表面改性的MH和ATH在PP基體中分散均勻顆粒大都以原級顆粒形式分散于材料中。另一個行之有效的方法是,在體系中添加蒙脫土(MMT)等阻燃協(xié)效劑,以降低金屬水合物的添加量。MMT是一種納米級層狀硅酸鹽,添加到聚合物中,能降低燃燒時的熱釋放速率增加炭層連貫性。聚合物材料中直接添加無機MMT時,由于其與聚合物基體相容性較差,制備的復合材料性能往往難以達到實際應用要求因此需對其進行改性。
MMT本身具有無機物的剛性、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點,有機改性的MMT(O-MMT)則能同時改善材料的阻燃性能力學性能及熱穩(wěn)定性能,且材料的阻隔性能及耐候性、耐油性均有所提高%3。將常規(guī)阻燃劑與納米有機蒙脫土(O-MMT)和聚合物組成三元納米復合材料,發(fā)現(xiàn)僅將少量納米層狀MMT加人到聚合物中即可降低聚合物的可燃性。研究還表明,使用了界面相容劑的O-MMT協(xié)局MH阻燃PP體系,其力學性能、阻燃性和耐熱性都有了顯著提高!
成炭劑在聚合物阻燃中有重要的作用,常用的成炭劑,如季戊四醇等,與聚合物相容不好、加工溫度低、影響材料性能,且多元醇易水解,加入后增加了材料的吸水性,由于多元醇存在上述問題,限制了阻燃材料的應用,因此開發(fā)新型成炭劑成為阻燃材料一個十分重要的領域。
為了進一步提高尼龍與蒙脫土在阻燃中的作用,將蒙脫土添到到尼龍中會進一步提高其成炭性能,對此進行多年的研究與開發(fā)。實事證明尼龍蒙脫土復合母粒具有非常好的成炭效果,有數(shù)據(jù)顯示,同樣是10克添加量的情況,蒙脫土復合母粒、尼龍6和季戊四醇經(jīng)燃燒后產生的炭渣份數(shù)分別是49.7%、31.2%和29.4%,尼龍蒙脫土母粒的炭殘留量要比其它兩種成炭劑高出約20%左右。
這種納米結構和形態(tài)特性不同于其他二維、三維無機納米粒子,從而賦予聚合物/蒙脫石復合材料以一些的機械性能,熱性能,功能性能和其他的物理性能。已有的實踐結果表明聚合物/蒙脫石納米復合材料,機械性能明顯提高,例如拉伸強度,彎曲強度提高20-50%,模量提高1-2倍;摩擦系數(shù),耐磨性提高1倍。熱變形溫度,結晶聚合物(如PA)提高80-90℃,非結晶聚合物提高10-30℃;熱膨脹系數(shù)減少約40%,材料的吸濕速度降低50%,尺寸穩(wěn)定性提高提高2-5倍;水蒸氣、O2、CO2紫外光透過率降低到1/2至1/5;熱釋放速度明顯延緩,阻燃性顯著提高,熔融流動性增加,成型收縮率降低,加工性能改善;復合材料的比重與單一聚合物相近,比常規(guī)無機填料改性的聚合物比重降低20-30%。材料的透光性也有不同程度的提高。因此聚合物/蒙脫石納米復合材料成為新一代高阻隔性包裝材料,高強度輕量化工程材料,高阻燃絕緣電器材料和抗疲勞彈性體材料。
蒙脫土主要成分蒙脫石,是由兩層Si—O四面體和一層Al-O八面體,組成的層狀硅酸鹽晶體,層內含有陽離子主要是鈉離子,鎂離子,鈣離子,其次有鉀離子,鋰離子等。蒙脫土的納米有機改性目的是為了:將層內親水層轉變?yōu)槭杷畬樱瑥亩垢呔畚锱c蒙脫土有更好的界面相容性。
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