納米有機蒙脫土在與聚乙烯混合過程中剝離為納米尺度的結構片層,均勻分散到聚乙烯基體中,從而形成納米聚乙烯。這種插層復合技術是基于在傳統工藝基礎上的技術革命,不需要新的高昂設備投資,操作方便,環境友好,容易實現工業化生產。納米聚乙烯在加工過程中比聚乙烯熔化得快,加工溫度可低一些,由于納米復合低密度聚乙烯交聯電力電纜絕緣料能在稍低的溫度下熔化,而且熔化的時間微短,這正是生產交聯電纜料需要的也重要的關鍵工藝,這樣它可以大大減小電纜料的預交聯,提高了加工安全性大幅提高電纜料的產品檔次,杜絕廢次品。表面改性是指用物理、化學方法對粒子表面進行處理,有目的地改變粒子表面的物理化學性質,如表面原子層結構和官能團、表面疏水性、電性、化學吸附和反應特性等。這樣各種表面改性劑與顆粒表面化學反應和表面覆處理改變顆粒的表面狀態,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程中,利用高速混合機,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機阻燃劑懸浮液中,進行表面處理。
礦石法的無機阻燃劑因為是通過粉碎、研磨等方法得到、顆粒大小、表面均勻度都比化學法得到的材料差,大量添加會造成機械性能下降,因此多作為輔助阻燃劑使用,此時就要更多發揮其協效作用。蒙脫石和氫氧化物、含磷化合物等具有協效作用。硅酸鹽是一種良好的成炭劑,和多種阻燃劑之間有協效作用。
在氫氧化物作為主要阻燃填料的基礎上,可以增加其他阻燃劑提高阻燃性能,如加入紅磷、有機硅化合物可以大大提高氧指數。氫氧化物和蒙脫土、滑石類礦物復配,可以提高燃燒時的成炭性。
在高分子材料中,填料是用量大的添加劑,幾乎所有的高分子材料,如塑料(包括熱塑性和熱固性塑料)、橡膠和涂料中都使用大量填料。填料的種類很多,金屬粉末可用作導電填料,木粉、淀粉等植物性粉末也可用作填料,但使用的多的還是礦物性填料。
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,因此開發新型成炭劑成為阻燃材料一個十分重要的領域。
有機蒙脫土也是一種成炭效果很好的材料,它與各類阻燃劑都有很好的協同作用,加入蒙脫土對于阻燃材料的提高成炭性、減少發煙量等具有很好的效果,目前在阻燃材料中有大量的應用。
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。實事證明尼龍蒙脫土復合母粒具有非常好的成炭效果,有數據顯示,同樣是10克添加量的情況,蒙脫土復合母粒、尼龍6和季戊四醇經燃燒后產生的炭渣份數分別是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。
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:將層內親水層轉變為疏水層,從而使高聚物與蒙脫土有更好的界面相容性。