11-12[1]【阻燃】新型阻燃材料與技術(shù)簡(jiǎn)介(編輯修改稿)
2025-08-31 07:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，幾乎任何一種加工手段，甚至 Brabender，雙滾混煉都可以用來(lái)制備剝離型納米復(fù)合物。 （ 2）有機(jī)化黏土與聚合物間相容性一般：例如上述的尼龍6/15A混合物，此時(shí)通過(guò)優(yōu)化加工條件可以制備滿意的剝離型納米聚合物復(fù)合物。 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 （ 3）有機(jī)化黏土與聚合物間相容性不佳：例如聚丙烯與15A?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化加工條件首先取得微團(tuán)聚體的混合。此時(shí)甚至少量的剝離分散都難以生成。為此有必要加入其它相容劑，例如，馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯。此時(shí)剪切可能成為重要前提。 可見(jiàn)，納米材料 的整體性質(zhì)在很大程度上受控于體系相界面（例如聚合物與黏土）間的作用，而作用的程度往往又與納米體系的制備方法和條件有關(guān)。通過(guò)控制體系相界面間物理的和化學(xué)的作用可能獲取不同性能的目標(biāo)產(chǎn)物。 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 聚合物層狀納米復(fù)合物的形貌 微團(tuán)聚體 插層結(jié)構(gòu) 無(wú)序插層結(jié)構(gòu) 剝離結(jié)構(gòu) 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 ? 當(dāng)聚合物與層狀硅酸鹽間不相容時(shí)，混合得到 相分離結(jié)構(gòu)； ? 插層結(jié)構(gòu)：聚合物分子鏈的插層呈現(xiàn)有序的多層排列； ? 硅酸鹽完全均勻分散到連續(xù)的聚合物主體中， XRD的衍射峰消失，說(shuō)明無(wú)結(jié)晶態(tài)存在，形成剝離的納米分散結(jié)構(gòu)。 聚合物 /硅酸鹽復(fù)合物的 XRD圖 (a) PE/C18FH微混物，與純有機(jī)硅酸鹽 (C18FH)的 XRD圖相同； (b) PS/C18FH插層復(fù)合物，衍射峰向小角度方向位移。層間距增大； (c) 硅氧烷 /C18FH剝離復(fù)合物，衍射峰消失。形成無(wú)序的剝離結(jié)構(gòu)。 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 TEM 圖像 （左：插層型； 右：剝離型） 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 聚合物層狀納米復(fù)合物的熱變形溫度 表 98 PP/fMMT與 PP/RMMT納米體系的熱變形溫度（ HDT） 有機(jī)化 MMT填料量 /質(zhì)量分?jǐn)?shù) % HDT/?C PP/fMMT PP/RMMT 0 109 ? 3 109 ? 3 3 144 ? 3 1） 130 ? 3 6 152 ? 3 2） 141 ? 3 9 153 ? 3 1） C18MMT填料（擠出機(jī)）； 2） 2C18MMT填料（雙頭混合機(jī)） 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 聚合物層狀納米復(fù)合物的熱穩(wěn)定性 Blumstein于 1965年首次給出 PMMA/MMT（ 10%） 納米復(fù)合物熱穩(wěn)定性的報(bào)告。例如，以 50%失重點(diǎn)計(jì)算，線性 PMMA與交聯(lián) PMMA均有 40～ 50?C的增加。并認(rèn)定熱穩(wěn)定性的提高是由于黏土層間單體（ MMA）聚合引起層間 PMMA端基雙鍵量的減少所致。 下圖給出二甲基硅氧烷 (PDMS)彈性體及含 10%云母型硅酸鹽 (MTS) 全剝離型納米復(fù)合物的 TGA曲線。該納米復(fù)合物是通過(guò)硅醇端基與 MMT反應(yīng)而表現(xiàn)更高的熱穩(wěn)定性 (大于 140?C)。原因在于納米層間分解的揮發(fā)性產(chǎn)物受阻難以逸出。 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 PDMS(實(shí)線 )與 PDMS/MTS10%納米復(fù)合物 (虛線 )的 TGA分析曲線（以 50%失重線為標(biāo)準(zhǔn)） 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 聚醚亞胺 (PEI)是重要的 工程塑料之一。樣品均是利用熔態(tài)加工方法獲得。下圖給出其四條熱失重曲線，分別是：純脂肪族 PEI、常規(guī)微混、納米剝離、納米插層型的 PEI/黏土(10%)體系。相比之下， 插層型納米復(fù)合物優(yōu)于剝離型。聚 醚亞胺 (PEI)/蒙特土 (MMT)納米復(fù)合物的熱穩(wěn)定性的提高與納米結(jié)構(gòu)的阻隔作用和玻璃化溫度 Tg的提高有關(guān)。兩者都與PEI/MMT相界面間的強(qiáng)作用密切相關(guān)。 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 PEI及 PEI/黏土的微混 ﹑ 剝離 ﹑ 及插層體系的 TGA分析曲線 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 表 99 PEI/MMT納米復(fù)合物的熱性能隨 MMT用量的變化 MMT/質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 0 5 10 20 Td/?C (TGA) 1） Tg/?C (DSC) 2） 1） Td： 起始分解溫度， 20?C/min， N2氣氛保護(hù)； 2） 20?C/min， N2氣氛保護(hù) 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 聚合物層狀納米復(fù)合物的阻燃性 表 910 PA 6納米復(fù)合物配方（熔體擠出法制備的插層樣品 * ）黏土： SCPX 2173 PA 6（粉狀） / % PA 6（顆粒） / % 黏土 / % PPO **/ % 74 24 2 0 72 23 5 0 70 20 10 0 62 28 5 65 20 10 * 采用反向、非嚙合雙螺桿制樣； SCPX 2173烷基取代季胺鹽 ** PPO， polyphenylene oxide 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 插層型 PA6/5%MMT (SCPX 2171)的 TEM圖像 由 XRD分析得知 PA6/5%MMT(SCPX 2171)為插層型納米結(jié)構(gòu) , 層間距為 nm。 TEM圖中的深色部分為分散的微團(tuán)聚體 (tactoid)。 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 純 PA插層（熔體擠出）及剝離（原位聚合） PA6/MMT(5%)納米復(fù)合物的 HRR對(duì)時(shí)間曲線 TTI/s 80（剝離型）； 70（純 PA6）； 40（插層型）？ 原因：物理效應(yīng)（熱導(dǎo)率、輻射吸收）、化學(xué)效應(yīng)（熱穩(wěn)定性） 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 純 PA插層、剝離 PA6/MMT(5%)的 MLR對(duì)時(shí)間曲線 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 純 PA6與插層 PA6/MMT納米復(fù)合物（黏土含量： 10%）的 HRR對(duì)時(shí)間曲線 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 PA6/5%MMT, PA6/10%MMT, PA6/5%PPO/5%MMT, PA6/10%PPO/5%MMT的 HRR對(duì)時(shí)間曲線 聚合物 /層狀納米復(fù)合材料 1991年發(fā)現(xiàn)的碳納米管 (Lijima S. Nature 1991,56, 354)具有很多的優(yōu)越性能：高的力學(xué)強(qiáng)度、特殊的電子結(jié)構(gòu)。 ? 單壁碳納米管 (SWCNT) 由石墨薄片卷曲成的圓筒組成 ? 多壁碳納米管 (MWCNT) 由多層同心圓筒組成 ? 很大的長(zhǎng)徑比（ ?1000）和特殊的電子結(jié)構(gòu) ， 高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)越的導(dǎo)電性質(zhì)。 聚合物 /碳類納米復(fù)合材料 石墨薄片 卷曲成的類圓柱體結(jié)構(gòu)模型 (SWCNT) 聚合物 /碳類納米復(fù)合材料 表 911 各種材料物理性能比較 材 料 彈性模量/(GPa) 應(yīng) 變 / (%) 屈服強(qiáng)度 /(GPa) 密 度 / (g/cm3) 規(guī)一化強(qiáng)度 /質(zhì)量比 SWCNT 542 12 462 MWCNT 400 15 石墨纖維 (IM7 / 9773) 152 13 鈦金屬 103 15 2 鋁金屬 (2024) 69 16 2 鋼 (1050) 207 9 1 聚合物 /碳類納米復(fù)合材料 表 912 多壁碳納米管 (MWCNT)的性質(zhì) 樣品 碳納米管 催 化 劑 載 體 長(zhǎng)度/?m 直徑/nm
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