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。

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(yīng)用,因此對其阻燃化研究就顯得尤為重要。

隨著人們安全和環(huán)保意識的增強(qiáng),在塑料阻燃領(lǐng)域越來越重視綠色環(huán)保的無鹵阻燃體系。常用的工業(yè)化綠色環(huán)保無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。解決該問題的主要方法是對金屬水合物進(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。

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(jī)MMT時,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)用要求因此需對其進(jìn)行改性。

成炭劑在聚合物阻燃中有重要的作用，常用的成炭劑，如季戊四醇等，與聚合物相容不好、加工溫度低、影響材料性能，且多元醇易水解，加入后增加了材料的吸水性，由于多元醇存在上述問題，限制了阻燃材料的應(yīng)用，因此開發(fā)新型成炭劑成為阻燃材料一個十分重要的領(lǐng)域。
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。