近5年問世-塑料阻燃技術的革命聚合物·無機物納米復合材料

　　20世紀80年代末，聚合物/無機物納米復合材料研究逐漸興起，這為阻燃聚合物材料的研發開辟了新的途徑，被國外有關文獻譽為塑料阻燃技術的革命。

　　說起納米材料，大家并不陌生。納米是一種長度單位，1nm=0.000000001m，差不多一根頭發絲直徑的六萬分之一。

　　而納米材料指的則是本身至少有一維尺度小于100nm的材料。

　　聚合物/無機物納米復合材料又是什么

　　是一種效果非常好的阻燃劑嗎？阻燃作用機理是什么？有哪些分類呢？

　　聚合物/無機物納米復合材料是指以特殊的技術制備的納米級無機物分散在聚合物基體中形成的復合材料。由于納米級材料極大的比表面積而產生的一系列效應，如密度小、機械性能強、與聚合物相容性好，特別是這類材料的耐熱性和阻燃性能，使得它們具有較常規聚合物復合材料無法比擬的優點。經過30年的發展，關于聚合物/無機物納米復合材料的研究已經有了較大的突破。

　　無機納米粉體化合物

　　包括納米金屬氧化物與氫氧化物、POSS化合物等

　　（PP/疏松型納米氫氧化鎂微囊構想圖）

　　納米金屬氫氧化物包括納米級氫氧化鎂（MH）和氫氧化鋁（ATH）。它們常用于聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），聚酰胺（PA），乙烯-乙烯醇共聚物（EVA）等聚合物材料的阻燃性能研究。

　　籠形聚倍半硅氧烷（POSS） 即類似于二氧化硅的無機納米籠形結構體，能被多個位于籠形體頂角上的有機基團包圍。特點：其結構上的有機基團決定著POSS單體的性質，如結晶性、溶解性、及聚合物基體的相容性。

　　無機納米層狀化合物

　　包括層狀雙氫氧化物（LDHs）、層狀硅酸鹽、磷酸鋯（ZrP）等

　　層狀雙氫氧化物（LDHs）：主客體結構，主體是帶正電的金屬氫氧化物片層，客體是插層陰離子和水分子。

　　層狀硅酸鹽：由一個鋁氧(鎂氧)八面體夾在兩個硅氧四面體之間靠共用氧原子而形成的層狀結構，長、寬從30nm到幾微米不等，層與層之間靠范德華力結合，并形成層間間隙。

　　（硅酸鹽天然礦物蒙脫土）

　　磷酸鋯（ZrP）材料：一種多功能材料，既有離子交換樹脂一樣的離子交換性能，又有沸石一樣的擇形吸附和催化性能。同時又有較高的熱穩定性和較好的耐酸堿性。

　　納米管狀化合物

　　應用最多的主要是碳納米管（CNTs）

　　（碳納米管）

　　優點：較高的長徑比，容易在聚合物基體中滲透形成網絡，可以同時改善聚合物的阻燃與力學性能。尤其是對于多壁碳納米管（MWNT）的研究表明，將MWNT用于聚合物基體中形成納米復合材料后，可以賦予聚合物優良的阻燃性能。當然這可能與其良好的協效作用相關，研究表明只需添加極少量的MWNT即可達到較好的阻燃效果。

　　納米金屬催化劑

　　研究最多的是鎳催化劑（Ni-Cat）

　　（鎳催化劑）

　　鎳催化劑（Ni-Cat）：一種由帶多孔結構的鎳鋁合金細小晶粒組成的固態異相催化劑，多孔結構，比表面積大，催化活性強。研究表明，添加少量的納米鎳即能起到良好的阻燃和抑煙效果。

　　最后，總結下聚合物/無機物納米復合材料的優缺點

　　優點：

　　1.納米化合物，通常只作為阻燃協效劑或催化劑使用；

　　2.主要提升材料的機械性能、熱性能，部分具有一定的抑制煙氣生成、降低燃燒氣體毒性的功能；

　　3.使用量較少，通常添加0.1%-5%即可取得較好的協效作用。

　　缺點：

　　1.需要同其他阻燃劑結合使用，單獨使用很難達到效果；

　　2.受當前納米技術限制，聚合物/無機物納米復合材料綜合成本高，性價比較低。

　　相信隨著納米技術的快速發展以及納米產品的不斷更迭，今后在阻燃行業，納米材料也會得到更多的應用，聚合物/納米復合材料的使用也會越來越多，前景將是一片光明！

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