聚丙烯(PP)具有、易成型加工、耐化學腐蝕性好、綜合力學性能優(yōu)良及等優(yōu)點,被廣泛應用于化工、建筑、家電、包裝、汽車等領域但由于純PP樹脂極限氧指數(shù)(LOI)低只有17%左右,本身易燃,燃燒時發(fā)熱量大,燃燒速度快,并易產(chǎn)生熔滴,從而限制了其應用,因此對其阻燃化研究就顯得尤為重要。
當復合聚烯烴材料用作絕緣料時,其介電性能是重要的參數(shù)之一,而其吸水性則會影響介電性能及長期使用穩(wěn)定性。當聚合物的單體是親水性的極性單體,或帶有鞍酸鹽基團時,吸水性會更強從而導致材料電阻率降低,絕緣性能變差,甚至絕緣層被擊穿導致漏電,并且存在終引燃電纜材料發(fā)生火災的風險。大多數(shù)電纜材料用聚合物可燃.有的在燃燒時會產(chǎn)生大量的有毒氣體和濃煙,對環(huán)境造成危害并威脅生命財產(chǎn)安全。因此要控制絕緣材料的吸水量。
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(zhì),如表面原子層結(jié)構(gòu)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(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(fā)揮其協(xié)效作用。蒙脫石和氫氧化物、含磷化合物等具有協(xié)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(xié)效作用。
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。
這種納米結(jié)構(gòu)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(jié)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(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。
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