納米高嶺土在涂料和阻燃材料方面的應用

納米高嶺土由于顆粒細微，顆粒表面活性大，因此更容易均勻分散在涂料中，使其成為一個穩(wěn)定均一的體系，從而可以使涂料的吸附性、穩(wěn)定性（如耐高溫性、耐高壓性、抗沖擊性、抗發(fā)花性）、耐臟性、耐褪色性加強。同時由于納米高嶺土大的比表面積使得處于表面態(tài)的原子、電子與處于小顆粒內部的原子、電子的行為有很大的差別，能使納米高嶺土涂料具有一些特殊的光學效應。

專家以高嶺土/DMSO作為前驅體，采用原位聚合法制得不飽和聚酯樹脂/高嶺土納米復合材料，由XRD和TEM照片可以看出，DMSO分子插入高嶺土層間時，d001值由0.717nm增大至1.12nm，高嶺土在樹脂中分散較均勻。高嶺土的生產設備從紅外光譜圖可推斷出由于插入高嶺土片層間的單體在聚合過程中放熱，形成的大分子鏈尺度可達數百納米，大大超過了高嶺土的層間距，致使高嶺土片層可能被剝離而分散在聚合物基體中。

研究表明，該復合材料中加入質量分數為21%的阻燃劑時就能夠達到與純樹脂中加入質量分數為35%的阻燃劑同樣的熱分解速率，并且失重率降低。高嶺土磨粉機說明不飽和聚酯樹脂/高嶺土納米復合材料能夠改變純樹脂的熱分解性能。

添加了少量阻燃劑的不飽和聚酯/高嶺土納米復合材料，當含高嶺土量達到樹脂量的質量分數4%以上時，10s不能點燃，火焰擴展長度不到5mm，燃燒時不滴落，沒有濃煙，拉伸強度和彈性模量均有所提高。

原位聚合制備的不飽和聚酯樹脂/高嶺土納米復合材料燃燒后，表面有發(fā)亮的呈六方形的片層，該片層致密、光滑、平整。經元素分析，主要元素有Al、Si,還有少量的Cl、Sstrong,說明吸附層為高嶺土層。由于高嶺土表面自由能比有機聚合物低，置于火焰中的聚合物表面溫度理想，當溫度達到不飽和聚酯樹脂的Tg以上時，其納米復合結構被破壞而釋放出高嶺土片層并遷移至試樣的表面，在燃燒區(qū)域形成的炭層中自動排列成含高嶺土片層的焦炭保護層，成為良好的絕緣體和傳質屏障。此外，材料原始的插層型或剝離型結構在燃燒后已不復存在。從燃燒過程中焦炭層逐漸增厚的現象可以推測，復合材料中處于納米分散的黏土片層對聚合物的降解炭化起到了催化作用，同時對炭化層也起到固定和增強的作用，形成比聚合物基體中分布密度更大的層狀高嶺土分布區(qū)。這些致密的高嶺土片層與炭化后的聚合物基體殘留物緊密結合，形成致密堅硬的阻隔層，有效地抑制了聚合物基體熱降解生成的揮發(fā)性可燃物向燃燒區(qū)域的遷移，燃燒產生的熱量向未燃燒區(qū)域的擴散以及外界氧的進入。

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