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| 蒙脫石、凹凸棒石用作阻燃材料的研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-17 10:57:42 瀏覽次數(shù)： |
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1、蒙脫石阻燃材料
蒙脫石是具有天然層狀納米結(jié)構(gòu)的礦物，理論化學(xué)式為(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4。從蒙脫石的結(jié)構(gòu)和成分可知，天然納米結(jié)構(gòu)的蒙脫石片層解離后比表面積非常大，具有阻燃所需的優(yōu)異的阻隔性能和豐富的吸附水、結(jié)構(gòu)水。蒙脫石雖然富存于膨潤(rùn)土中，但是天然產(chǎn)出的膨潤(rùn)土中蒙脫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)多為40%~70%，一般需進(jìn)行提純處理。
膨潤(rùn)土的有效提純工藝是濕法工藝，需要解決分離、干燥、二次打散等問(wèn)題，造成加工后的產(chǎn)品成本較高，使得大量應(yīng)用受到了限制。作為阻燃劑的蒙脫石可以是提純的蒙脫石或經(jīng)提純-有機(jī)插層處理的有機(jī)蒙脫石， 有機(jī)插層處理的蒙脫石層間距顯著增大， 并且具有較好的親油性，在易燃燒的聚合物體系中具有更好的分散、阻隔、阻燃效果，但是有機(jī)蒙脫石比提純蒙脫石加工成本更高，一般用在需要體現(xiàn)納米功能的特殊材料中。
阻燃的蒙脫石（簡(jiǎn)稱MMT） 也常與水鎂石（簡(jiǎn)稱MH）或鋁系阻燃劑（簡(jiǎn)稱ATH）同時(shí)使用。以使用量較大的EVA 體系為例，Zhang 等對(duì)EVA、ATH、鈉蒙脫石（簡(jiǎn)稱NaMMT）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%、47%、3%的EVA-ATHNaMMT阻燃復(fù)合材料性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，氧指數(shù)為37%，垂直燃燒判定為UL94V-0 級(jí)；EVA、ATH、鐵蒙脫石（簡(jiǎn)稱FeMMT） 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%、47%、3%的EVA-ATHFeMMT阻燃復(fù)合材料的氧指數(shù)增大為39%， 垂直燃燒也為UL94V-0 級(jí)。
由此可知，復(fù)合后的EVA 阻燃材料按氧指數(shù)性能比較，配方中含F(xiàn)eMMT 的優(yōu)于含NaMMT的。EVA、MH、FeMMT 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%、52%、3%和50%、47%、3%的EVA-MH-FeMMT 阻燃材料其垂直燃燒均達(dá)到UL94V-0 級(jí)，拉伸強(qiáng)度分別為10.8、12.7 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率分別為466.5%、510.5%。
常迪等研究了納米蒙脫石改性EVA-線性低密度聚乙烯（LLDPE）-Mg(OH)2復(fù)合材料的性能， 在LLDPE、EVA、Mg(OH)2的質(zhì)量比分別為20:110:110 的體系中添加改性蒙脫石后， 拉伸強(qiáng)度隨著MMT 用量的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)， 當(dāng)MMT 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)， 拉伸強(qiáng)度增至最大， 斷裂伸長(zhǎng)率也顯著增大；氧指數(shù)隨著MMT 用量的增大逐漸增大，當(dāng)MMT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)， 氧指數(shù)從未添加時(shí)的26.9%增大到31.7%。
2、凹凸棒石阻燃材料
凹凸棒石也稱坡縷石， 其理想的化學(xué)分子式為Mg5Si8O20（OH）2(OH2)4·4H2O，是一種重要的鏈層狀結(jié)構(gòu)含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，常與蒙脫石、高嶺石、海泡石、水云母、石英、蛋白石和白云石等礦物共生于凹凸棒土中。凹凸棒石礦物在世界各地可見(jiàn)，但是具有工業(yè)意義的礦床并不多見(jiàn)，目前探明主要分布在美國(guó)、中國(guó)、印度、西班牙等國(guó)家。我國(guó)江蘇、安徽、甘肅、山東、河南等地已探明有較多凹凸棒石礦點(diǎn)，其中以江蘇省盱眙縣的產(chǎn)量居首位。
我國(guó)目前凹凸棒石礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量完全能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，且與世界其他各國(guó)的資源屬性相比具有較明顯的性能優(yōu)勢(shì)。凹凸棒石具有較好的長(zhǎng)徑比和豐富的內(nèi)孔道，既是較好的增強(qiáng)材料又具有阻燃作用，在高溫下失去結(jié)構(gòu)水而產(chǎn)生水蒸氣，可以阻隔氧氣，并能產(chǎn)生熱穩(wěn)定性較好的以MgO、Al2O3為主的氧化物隔離層。姚超等以聚磷酸銨（APP）與三羥乙基異氰脲酸酯（THEIC）為膨脹阻燃劑（IFR），以凹凸棒石（ATP）為協(xié)效劑，采用熔融共混法制備具有阻燃性能的高密度聚乙烯（HDPE）復(fù)合材料，通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的紅外光譜、氧指數(shù)、熱失重和錐形量熱分析，得到ATP 對(duì)阻燃HDPE燃燒性能的影響條件。
結(jié)果表明：添加少量的ATP 能催化APP-THEIC 間的酯化反應(yīng)， 提高了HDPE 的阻燃性能；HDPE、IFR、ATP 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%、28%、2%的HDPE-IFR-ATP 復(fù)合材料其氧指數(shù)達(dá)30%， 阻燃等級(jí)提高為V-0，體系的熱釋放速率峰值和總熱釋放量比HDPE、IFR 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%、30%的HDPE-IFR復(fù)合材料分別降低了22.7%和26.7%。
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