隨著人們安全和環(huán)保意識的增強,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,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,容易團聚,界面難以形成良好的黏結(jié),并且需要添加到質(zhì)量分數(shù)50%以上才能達到良好的阻燃效果,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行表面改性,并盡量細化阻燃劑粒徑,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到實際應(yīng)用要求因此需對其進行改性。

MMT本身具有無機物的剛性、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點,有機改性的MMT(O-MMT)則能同時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,水分子或其他有機分子可以進人層間,造成MMT具有吸濕性,但是因為MMT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通過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有隨著MMT的增加而明顯增加。同時,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，同時和其他阻燃劑有協(xié)同作用。
蒙脫土主要成分蒙脫石，是由兩層Si—O四面體和一層Al-O八面體，組成的層狀硅酸鹽晶體，層內(nèi)含有陽離子主要是鈉離子，鎂離子，鈣離子，其次有鉀離子，鋰離子等。蒙脫土的納米有機改性目的是為了：將層內(nèi)親水層轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷畬?，從而使高聚物與蒙脫土有更好的界面相容性。