低密度聚乙烯粒料、蒙脫土、復合型交聯(lián)劑在密煉機中進行密煉,由于復合交聯(lián)劑均為液體,密煉機轉子勻速攪拌混合,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動中因粒子間相互碰撞及物料與鍋壁以及攪拌轉子的運動摩擦和密煉機外部加熱而迅速升溫到 108 ~115C熔點熔融后,將抗氧劑等加工助劑按比例加入密煉機中進行短時低速攪拌,將所有的樹脂、助劑實現(xiàn)理想熔融共混。
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。
經過表面改性的MH和ATH在PP基體中分散均勻顆粒大都以原級顆粒形式分散于材料中。另一個行之有效的方法是,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是一種納米級層狀硅酸鹽,添加到聚合物中,能降低燃燒時的熱釋放速率增加炭層連貫性。聚合物材料中直接添加無機MMT時,由于其與聚合物基體相容性較差,制備的復合材料性能往往難以達到實際應用要求因此需對其進行改性。
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粘土,為膨潤土礦的主要成分。蒙脫土具有層狀結構,層間有可交換的陽離子如Na+等,通過離子交換反應,插層劑有機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,同時和其他阻燃劑有協(xié)同作用。
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(shù)。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。
填料的加入不僅可以降低成本,而且可以改善制品力學性能、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。隨著人們安全意識的提高,對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。
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(xié)同作用,加入蒙脫土對于阻燃材料的提高成炭性、減少發(fā)煙量等具有很好的效果,目前在阻燃材料中有大量的應用。
這種納米結構和形態(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,結晶聚合物(如PA)提高80-90℃,非結晶聚合物提高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。