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(chǎn)。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(chǎn)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(chǎn)品檔次,杜絕廢次品。

聚丙烯(PP)具有、易成型加工、耐化學腐蝕性好、綜合力學性能優(yōu)良及等優(yōu)點,被廣泛應用于化工、建筑、家電、包裝、汽車等領域但由于純PP樹脂極限氧指數(shù)(LOI)低只有17%左右,本身易燃,燃燒時發(fā)熱量大,燃燒速度快,并易產(chǎn)生熔滴,從而限制了其應用,因此對其阻燃化研究就顯得尤為重要。

隨著人們安全和環(huán)保意識的增強,在塑料阻燃領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,并且需要添加到質量分數(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。

當復合聚烯烴材料用作絕緣料時,其介電性能是重要的參數(shù)之一,而其吸水性則會影響介電性能及長期使用穩(wěn)定性。當聚合物的單體是親水性的極性單體,或帶有鞍酸鹽基團時,吸水性會更強從而導致材料電阻率降低,絕緣性能變差,甚至絕緣層被擊穿導致漏電,并且存在終引燃電纜材料發(fā)生火災的風險。大多數(shù)電纜材料用聚合物可燃.有的在燃燒時會產(chǎn)生大量的有毒氣體和濃煙,對環(huán)境造成危害并威脅生命財產(chǎn)安全。因此要控制絕緣材料的吸水量。
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。
表面改性是指用物理、化學方法對粒子表面進行處理，有目的地改變粒子表面的物理化學性質，如表面原子層結構和官能團、表面疏水性、電性、化學吸附和反應特性等。這樣各種表面改性劑與顆粒表面化學反應和表面覆處理改變顆粒的表面狀態(tài)，提高表面活性，從而改善或改變粉體的分散性、和高分子材料的相容性等。常用的表面改性劑有脂肪酸及其衍生物，如油酸、硬脂酸等，偶聯(lián)劑，高分子材料等。表面改性的方法有干法和濕法等。干法是粉體在加工過程中，利用高速混合機，在粉體表面包裹一層改性劑。濕法表面處理是直接把表面處理劑或分散劑加入無機阻燃劑懸浮液中，進行表面處理。
在高分子材料中，填料是用量大的添加劑，幾乎所有的高分子材料，如塑料(包括熱塑性和熱固性塑料)、橡膠和涂料中都使用大量填料。填料的種類很多，金屬粉末可用作導電填料，木粉、淀粉等植物性粉末也可用作填料，但使用的多的還是礦物性填料。
聚合物/蒙脫土納米復合材料是當今眾多無機納米粒子改性復合材料中有潛力的一類納米復合材料。由于蒙脫石具有特的層狀一維納米結構特性，形態(tài)特性，層間具有可設計的反應性，超大的比表面積（750m2/g）和高達200以上的徑/厚比。