納米有機蒙脫土在與聚乙烯混合過程中剝離為納米尺度的結構片層,均勻分散到聚乙烯基體中,從而形成納米聚乙烯。這種插層復合技術是基于在傳統(tǒng)工藝基礎上的技術革命,不需要新的高昂設備投資,操作方便,環(huán)境友好,容易實現(xiàn)工業(yè)化生產。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,這正是生產交聯(lián)電纜料需要的也重要的關鍵工藝,這樣它可以大大減小電纜料的預交聯(lián),提高了加工安全性大幅提高電纜料的產品檔次,杜絕廢次品。
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,制備的復合材料性能往往難以達到實際應用要求因此需對其進行改性。
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的層間結構松散,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。
填料的加入不僅可以降低成本,而且可以改善制品力學性能、加工性能或其他性能。電纜中使用的填料大多數(shù)為礦物性填料,其中數(shù)量大的就是碳酸鈣,這幾乎是聚氯乙烯電纜料中的成分之一。隨著人們安全意識的提高,對電纜阻燃要求也就越來越高,但碳酸鈣不阻燃,所以人們也就需要研究更多的具有阻燃型的填料。
有機蒙脫土也是一種成炭效果很好的材料,它與各類阻燃劑都有很好的協(xié)同作用,加入蒙脫土對于阻燃材料的提高成炭性、減少發(fā)煙量等具有很好的效果,目前在阻燃材料中有大量的應用。
為了進一步提高尼龍與蒙脫土在阻燃中的作用,將蒙脫土添到到尼龍中會進一步提高其成炭性能,對此進行多年的研究與開發(fā)。實事證明尼龍蒙脫土復合母粒具有非常好的成炭效果,有數(shù)據(jù)顯示,同樣是10克添加量的情況,蒙脫土復合母粒、尼龍6和季戊四醇經(jīng)燃燒后產生的炭渣份數(shù)分別是49.7%、31.2%和29.4%,尼龍蒙脫土母粒的炭殘留量要比其它兩種成炭劑高出約20%左右。