納米有機(jī)蒙脫土在與聚乙烯混合過程中剝離為納米尺度的結(jié)構(gòu)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(fù)合技術(shù)是基于在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上的技術(shù)革命,不需要新的高昂設(shè)備投資,操作方便,環(huán)境友好,容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。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(fù)合低密度聚乙烯交聯(lián)電力電纜絕緣料能在稍低的溫度下熔化,而且熔化的時(shí)間微短,這正是生產(chǎn)交聯(lián)電纜料需要的也重要的關(guān)鍵工藝,這樣它可以大大減小電纜料的預(yù)交聯(lián),提高了加工安全性大幅提高電纜料的產(chǎn)品檔次,杜絕廢次品。
MMT本身具有無機(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!
當(dāng)復(fù)合聚烯烴材料用作絕緣料時(shí),其介電性能是重要的參數(shù)之一,而其吸水性則會(huì)影響介電性能及長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性。當(dāng)聚合物的單體是親水性的極性單體,或帶有鞍酸鹽基團(tuán)時(shí),吸水性會(huì)更強(qiáng)從而導(dǎo)致材料電阻率降低,絕緣性能變差,甚至絕緣層被擊穿導(dǎo)致漏電,并且存在終引燃電纜材料發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。大多數(shù)電纜材料用聚合物可燃.有的在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體和濃煙,對(duì)環(huán)境造成危害并威脅生命財(cái)產(chǎn)安全。因此要控制絕緣材料的吸水量。
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),層間有可交換的陽離子如Na+等,通過離子交換反應(yīng),插層劑有機(jī)陽離子能嵌入蒙脫土片層問,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機(jī)阻燃劑懸浮液中,進(jìn)行表面處理。
礦石法的無機(jī)阻燃劑因?yàn)槭峭ㄟ^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。
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(dǎo)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。
填料的加入不僅可以降低成本,而且可以改善制品力學(xué)性能、加工性能或其他性能。電纜中使用的填料大多數(shù)為礦物性填料,其中數(shù)量大的就是碳酸鈣,這幾乎是聚氯乙烯電纜料中的成分之一。隨著人們安全意識(shí)的提高,對(duì)電纜阻燃要求也就越來越高,但碳酸鈣不阻燃,所以人們也就需要研究更多的具有阻燃型的填料。
聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料是當(dāng)今眾多無機(jī)納米粒子改性復(fù)合材料中有潛力的一類納米復(fù)合材料。由于蒙脫石具有特的層狀一維納米結(jié)構(gòu)特性,形態(tài)特性,層間具有可設(shè)計(jì)的反應(yīng)性,超大的比表面積(750m2/g)和高達(dá)200以上的徑/厚比。