經(jīng)過(guò)表面改性的MH和ATH在PP基體中分散均勻顆粒大都以原級(jí)顆粒形式分散于材料中。另一個(gè)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(jí)層狀硅酸鹽,添加到聚合物中,能降低燃燒時(shí)的熱釋放速率增加炭層連貫性。聚合物材料中直接添加無(wú)機(jī)MMT時(shí),由于其與聚合物基體相容性較差,制備的復(fù)合材料性能往往難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求因此需對(duì)其進(jìn)行改性。
表面改性是指用物理、化學(xué)方法對(duì)粒子表面進(jìn)行處理,有目的地改變粒子表面的物理化學(xué)性質(zhì),如表面原子層結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)、表面疏水性、電性、化學(xué)吸附和反應(yīng)特性等。這樣各種表面改性劑與顆粒表面化學(xué)反應(yīng)和表面覆處理改變顆粒的表面狀態(tài),提高表面活性,從而改善或改變粉體的分散性、和高分子材料的相容性等。常用的表面改性劑有脂肪酸及其衍生物,如油酸、硬脂酸等,偶聯(lián)劑,高分子材料等。表面改性的方法有干法和濕法等。干法是粉體在加工過(guò)程中,利用高速混合機(jī),在粉體表面包裹一層改性劑。濕法表面處理是直接把表面處理劑或分散劑加入無(wú)機(jī)阻燃劑懸浮液中,進(jìn)行表面處理。
在氫氧化物作為主要阻燃填料的基礎(chǔ)上,可以增加其他阻燃劑提高阻燃性能,如加入紅磷、有機(jī)硅化合物可以大大提高氧指數(shù)。氫氧化物和蒙脫土、滑石類礦物復(fù)配,可以提高燃燒時(shí)的成炭性。
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(wèn)題,限制了阻燃材料的應(yīng)用,因此開發(fā)新型成炭劑成為阻燃材料一個(gè)十分重要的領(lǐng)域。
這種納米結(jié)構(gòu)和形態(tài)特性不同于其他二維、三維無(wú)機(jī)納米粒子,從而賦予聚合物/蒙脫石復(fù)合材料以一些的機(jī)械性能,熱性能,功能性能和其他的物理性能。已有的實(shí)踐結(jié)果表明聚合物/蒙脫石納米復(fù)合材料,機(jī)械性能明顯提高,例如拉伸強(qiáng)度,彎曲強(qiáng)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(jié)晶聚合物(如PA)提高80-90℃,非結(jié)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(guò)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(dòng)性增加,成型收縮率降低,加工性能改善;復(fù)合材料的比重與單一聚合物相近,比常規(guī)無(wú)機(jī)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(fù)合材料成為新一代高阻隔性包裝材料,高強(qiáng)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。
納米蒙脫土系蒙皂石粘土(包括鈣基、鈉基、鈉-鈣基、鎂基蒙粘土)經(jīng)剝片分散、提純改型、超細(xì)分級(jí)、特殊有機(jī)復(fù)合而成,平均晶片厚度小于25nm,蒙脫石含量大于95%。具有良好的分散性能,可以廣泛應(yīng)用高分子材料行業(yè)作為納米聚合物高分子材料的添加劑,提高抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性及氣體阻隔性能等,從而起到增強(qiáng)聚合物綜合物理性能的作用,同時(shí)改善物料加工性能。在聚合物中的應(yīng)用可以在聚合物時(shí)添加,也可以在熔融時(shí)共混添加(通常采用螺桿共混)。