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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,將所有的樹脂、助劑實(shí)現(xiàn)理想熔融共混。
經(jīng)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(jí)顆粒形式分散于材料中。另一個(gè)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(jí)層狀硅酸鹽,添加到聚合物中,能降低燃燒時(shí)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(jī)MMT時(shí),由于其與聚合物基體相容性較差,制備的復(fù)合材料性能往往難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求因此需對(duì)其進(jìn)行改性。
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。
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。
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(jī)納米粒子,從而賦予聚合物/蒙脫石復(fù)合材料以一些的機(jī)械性能,熱性能,功能性能和其他的物理性能。已有的實(shí)踐結(jié)果表明聚合物/蒙脫石納米復(fù)合材料,機(jī)械性能明顯提高,例如拉伸強(qiáng)度,彎曲強(qiáng)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(dòng)性增加,成型收縮率降低,加工性能改善;復(fù)合材料的比重與單一聚合物相近,比常規(guī)無機(jī)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(fù)合材料成為新一代高阻隔性包裝材料,高強(qiáng)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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