低密度聚乙烯粒料、蒙脫土、復(fù)合型交聯(lián)劑在密煉機(jī)中進(jìn)行密煉,由于復(fù)合交聯(lián)劑均為液體,密煉機(jī)轉(zhuǎn)子勻速攪拌混合,借助分子間作用力,交聯(lián)劑在聚乙烯與蒙脫土之間的粘著作用,液態(tài)交聯(lián)劑會(huì)很快的非常均勻地薄薄地涂覆在每一粒聚乙烯表面,納米蒙脫土也借助液體交聯(lián)劑均勻地被研磨粘附在聚乙烯顆粒表面。很快聚乙烯顆粒和蒙脫土在運(yùn)動(dòng)中因粒子間相互碰撞及物料與鍋壁以及攪拌轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)摩擦和密煉機(jī)外部加熱而迅速升溫到 108 ~115C熔點(diǎn)熔融后,將抗氧劑等加工助劑按比例加入密煉機(jī)中進(jìn)行短時(shí)低速攪拌,將所有的樹(shù)脂、助劑實(shí)現(xiàn)理想熔融共混。

聚丙烯(PP)具有、易成型加工、耐化學(xué)腐蝕性好、綜合力學(xué)性能優(yōu)良及等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于化工、建筑、家電、包裝、汽車等領(lǐng)域但由于純PP樹(shù)脂極限氧指數(shù)(LOI)低只有17%左右,本身易燃,燃燒時(shí)發(fā)熱量大,燃燒速度快,并易產(chǎn)生熔滴,從而限制了其應(yīng)用,因此對(duì)其阻燃化研究就顯得尤為重要。

隨著人們安全和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),在塑料阻燃領(lǐng)域越來(lái)越重視綠色環(huán)保的無(wú)鹵阻燃體系。常用的工業(yè)化綠色環(huán)保無(wú)鹵阻燃劑主要為氫氧化鎂(MH)和氫氧化鋁(ATH)等金屬水合物。但是該類金屬水合物表面極性很強(qiáng),親水疏油,與非極性材料親和性差,直接添加到高聚物中分散性及相容性差,在聚合物基體中難以均勻分散,容易團(tuán)聚,界面難以形成良好的黏結(jié),并且需要添加到質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%以上才能達(dá)到良好的阻燃效果,這就地劣化了阻燃PP的力學(xué)性能。解決該問(wèn)題的主要方法是對(duì)金屬水合物進(jìn)行表面改性,并盡量細(xì)化阻燃劑粒徑,添加界面相容劑等。

MMT本身具有無(wú)機(jī)物的剛性、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),有機(jī)改性的MMT(O-MMT)則能同時(shí)改善材料的阻燃性能力學(xué)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(jī)蒙脫土(O-MMT)和聚合物組成三元納米復(fù)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(xué)性能、阻燃性和耐熱性都有了顯著提高!

加入了O-MMT的材料吸水率雖然大于未添加O-MMT的材料,但是吸水率增加并不明顯,并且O-MMT添加量為35和7 phr的樣品吸水率并沒(méi)有明顯差別。這是由于雖然MMT的層間結(jié)構(gòu)松散,水分子或其他有機(jī)分子可以進(jìn)人層間,造成MMT具有吸濕性,但是因?yàn)镸MT片層表面存在釋基,這些輕基可以和POE-g-MAH、EVM等分子鏈上的親水基團(tuán)通過(guò)氫鍵作用形成物理交聯(lián),又降低了體系的總吸水率,而且MMT本身濕容量低,所以材料吸水率并沒(méi)有隨著MMT的增加而明顯增加。同時(shí),體系中的MH、MMT都經(jīng)氨基硅烷包覆處理,大大降低了其本身的吸水性。
蒙脫土又名膠嶺石、微晶高嶺石，是一種硅酸鹽的天然礦物質(zhì)粘土，為膨潤(rùn)土礦的主要成分。蒙脫土具有層狀結(jié)構(gòu)，層間有可交換的陽(yáng)離子如Na+等，通過(guò)離子交換反應(yīng)，插層劑有機(jī)陽(yáng)離子能嵌入蒙脫土片層問(wèn)，使層間距離增大，并使蒙脫土由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性，在剪切力作用下熔融聚合物插入蒙脫土層間使其剝離成納米厚的片層分散到聚合物基體中，可以降低熱釋放速率，而且成炭性好，同時(shí)和其他阻燃劑有協(xié)同作用。
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。
礦石法的無(wú)機(jī)阻燃劑因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)粉碎、研磨等方法得到、顆粒大小、表面均勻度都比化學(xué)法得到的材料差，大量添加會(huì)造成機(jī)械性能下降，因此多作為輔助阻燃劑使用，此時(shí)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。
為了進(jìn)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(huì)進(jìn)一步提高其成炭性能，對(duì)此進(jìn)行多年的研究與開(kāi)發(fā)。實(shí)事證明尼龍蒙脫土復(fù)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(fù)合母粒、尼龍6和季戊四醇經(jīng)燃燒后產(chǎn)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。