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| 蒙脱石、凹凸棒石用作阻燃材料的研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-07-17 10:57:42 浏览次数： |
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1、蒙脱石阻燃材料
蒙脱石是具有天然层状纳米结构的矿物，理论化学式为(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4。从蒙脱石的结构和成分可知，天然纳米结构的蒙脱石片层解离后比表面积非常大，具有阻燃所需的优异的阻隔性能和丰富的吸附水、结构水。蒙脱石虽然富存于膨润土中，但是天然产出的膨润土中蒙脱石质量分数多为40%~70%，一般需进行提纯处理。
膨润土的有效提纯工艺是湿法工艺，需要解决分离、干燥、二次打散等问题，造成加工后的产品成本较高，使得大量应用受到了限制。作为阻燃剂的蒙脱石可以是提纯的蒙脱石或经提纯-有机插层处理的有机蒙脱石， 有机插层处理的蒙脱石层间距显著增大， 并且具有较好的亲油性，在易燃烧的聚合物体系中具有更好的分散、阻隔、阻燃效果，但是有机蒙脱石比提纯蒙脱石加工成本更高，一般用在需要体现纳米功能的特殊材料中。
阻燃的蒙脱石（简称MMT） 也常与水镁石（简称MH）或铝系阻燃剂（简称ATH）同时使用。以使用量较大的EVA 体系为例，Zhang 等对EVA、ATH、钠蒙脱石（简称NaMMT）质量分数为50%、47%、3%的EVA-ATHNaMMT阻燃复合材料性能进行了评价，氧指数为37%，垂直燃烧判定为UL94V-0 级；EVA、ATH、铁蒙脱石（简称FeMMT） 质量分数为50%、47%、3%的EVA-ATHFeMMT阻燃复合材料的氧指数增大为39%， 垂直燃烧也为UL94V-0 级。
由此可知，复合后的EVA 阻燃材料按氧指数性能比较，配方中含FeMMT 的优于含NaMMT的。EVA、MH、FeMMT 质量分数为45%、52%、3%和50%、47%、3%的EVA-MH-FeMMT 阻燃材料其垂直燃烧均达到UL94V-0 级，拉伸强度分别为10.8、12.7 MPa，断裂伸长率分别为466.5%、510.5%。
常迪等研究了纳米蒙脱石改性EVA-线性低密度聚乙烯（LLDPE）-Mg(OH)2复合材料的性能， 在LLDPE、EVA、Mg(OH)2的质量比分别为20:110:110 的体系中添加改性蒙脱石后， 拉伸强度随着MMT 用量的增大呈先增大后减小的趋势， 当MMT 的质量分数为3%时， 拉伸强度增至最大， 断裂伸长率也显著增大；氧指数随着MMT 用量的增大逐渐增大，当MMT质量分数为6%时， 氧指数从未添加时的26.9%增大到31.7%。
2、凹凸棒石阻燃材料
凹凸棒石也称坡缕石， 其理想的化学分子式为Mg5Si8O20（OH）2(OH2)4·4H2O，是一种重要的链层状结构含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，常与蒙脱石、高岭石、海泡石、水云母、石英、蛋白石和白云石等矿物共生于凹凸棒土中。凹凸棒石矿物在世界各地可见，但是具有工业意义的矿床并不多见，目前探明主要分布在美国、中国、印度、西班牙等国家。我国江苏、安徽、甘肃、山东、河南等地已探明有较多凹凸棒石矿点，其中以江苏省盱眙县的产量居首位。
我国目前凹凸棒石矿产资源储量完全能满足工业生产的需求，且与世界其他各国的资源属性相比具有较明显的性能优势。凹凸棒石具有较好的长径比和丰富的内孔道，既是较好的增强材料又具有阻燃作用，在高温下失去结构水而产生水蒸气，可以阻隔氧气，并能产生热稳定性较好的以MgO、Al2O3为主的氧化物隔离层。姚超等以聚磷酸铵（APP）与三羟乙基异氰脲酸酯（THEIC）为膨胀阻燃剂（IFR），以凹凸棒石（ATP）为协效剂，采用熔融共混法制备具有阻燃性能的高密度聚乙烯（HDPE）复合材料，通过对复合材料的红外光谱、氧指数、热失重和锥形量热分析，得到ATP 对阻燃HDPE燃烧性能的影响条件。
结果表明：添加少量的ATP 能催化APP-THEIC 间的酯化反应， 提高了HDPE 的阻燃性能；HDPE、IFR、ATP 质量分数为70%、28%、2%的HDPE-IFR-ATP 复合材料其氧指数达30%， 阻燃等级提高为V-0，体系的热释放速率峰值和总热释放量比HDPE、IFR 质量分数为70%、30%的HDPE-IFR复合材料分别降低了22.7%和26.7%。
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