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聚丙烯(PP)具有、易成型加工、耐化学腐蚀性好、综合力学性能优良及等优点,被广泛应用于化工、建筑、家电、包装、汽车等领域但由于纯PP树脂极限氧指数(LOI)低只有17%左右,本身易燃,燃烧时发热量大,燃烧速度快,并易产生熔滴,从而限制了其应用,因此对其阻燃化研究就显得尤为重要。

随着人们安全和环保意识的增强,在塑料阻燃领域越来越重视绿色环保的无卤阻燃体系。常用的工业化绿色环保无卤阻燃剂主要为氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)等金属水合物。但是该类金属水合物表面极性很强,亲水疏油,与非极性材料亲和性差,直接添加到高聚物中分散性及相容性差,在聚合物基体中难以均匀分散,容易团聚,界面难以形成良好的黏结,并且需要添加到质量分数50%以上才能达到良好的阻燃效果,这就地劣化了阻燃PP的力学性能。解决该问题的主要方法是对金属水合物进行表面改性,并尽量细化阻燃剂粒径,添加界面相容剂等。

有机蒙脱土也是一种成炭效果很好的材料,它与各类阻燃剂都有很好的协同作用,加入蒙脱土对于阻燃材料的提高成炭性、减少发烟量等具有很好的效果,目前在阻燃材料中有大量的应用。

聚合物/蒙脱土纳米复合材料是当今众多无机纳米粒子改性复合材料中有潜力的一类纳米复合材料。由于蒙脱石具有特的层状一维纳米结构特性,形态特性,层间具有可设计的反应性,超大的比表面积(750m2/g)和高达200以上的径/厚比。

这种纳米结构和形态特性不同于其他二维、三维无机纳米粒子,从而赋予聚合物/蒙脱石复合材料以一些的机械性能,热性能,功能性能和其他的物理性能。已有的实践结果表明聚合物/蒙脱石纳米复合材料,机械性能明显提高,例如拉伸强度,弯曲强度提高20-50%,模量提高1-2倍;摩擦系数,耐磨性提高1倍。热变形温度,结晶聚合物(如PA)提高80-90℃,非结晶聚合物提高10-30℃;热膨胀系数减少约40%,材料的吸湿速度降低50%,尺寸稳定性提高提高2-5倍;水蒸气、O2、CO2紫外光透过率降低到1/2至1/5;热释放速度明显延缓,阻燃性显著提高,熔融流动性增加,成型收缩率降低,加工性能改善;复合材料的比重与单一聚合物相近,比常规无机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/蒙脱石纳米复合材料成为新一代高阻隔性包装材料,高强度轻量化工程材料,高阻燃绝缘电器材料和抗疲劳弹性体材料。
蒙脱土主要成分蒙脱石,是由两层Si—O四面体和一层Al-O八面体,组成的层状硅酸盐晶体,层内含有阳离子主要是钠离子,镁离子,钙离子,其次有钾离子,锂离子等。蒙脱土的纳米有机改性目的是为了:将层内亲水层转变为疏水层,从而使高聚物与蒙脱土有更好的界面相容性。

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