低密度聚乙烯粒料、蒙脱土、复合型交联剂在密炼机中进行密炼,由于复合交联剂均为液体,密炼机转子匀速搅拌混合,借助分子间作用力,交联剂在聚乙烯与蒙脱土之间的粘着作用,液态交联剂会很快的非常均匀地薄薄地涂覆在每一粒聚乙烯表面,纳米蒙脱土也借助液体交联剂均匀地被研磨粘附在聚乙烯颗粒表面。很快聚乙烯颗粒和蒙脱土在运动中因粒子间相互碰撞及物料与锅壁以及搅拌转子的运动摩擦和密炼机外部加热而迅速升温到 108 ~115C熔点熔融后,将抗氧剂等加工助剂按比例加入密炼机中进行短时低速搅拌,将所有的树脂、助剂实现理想熔融共混。
蒙脱土又名胶岭石、微晶高岭石,是一种硅酸盐的天然矿物质粘土,为膨润土矿的主要成分。蒙脱土具有层状结构,层间有可交换的阳离子如Na+等,通过离子交换反应,插层剂有机阳离子能嵌入蒙脱土片层问,使层间距离增大,并使蒙脱土由亲水性转变为亲油性,在剪切力作用下熔融聚合物插入蒙脱土层间使其剥离成纳米厚的片层分散到聚合物基体中,可以降低热释放速率,而且成炭性好,同时和其他阻燃剂有协同作用。
矿石法的无机阻燃剂因为是通过粉碎、研磨等方法得到、颗粒大小、表面均匀度都比化学法得到的材料差,大量添加会造成机械性能下降,因此多作为辅助阻燃剂使用,此时就要更多发挥其协效作用。蒙脱石和氢氧化物、含磷化合物等具有协效作用。硅酸盐是一种良好的成炭剂,和多种阻燃剂之间有协效作用。
成炭剂在聚合物阻燃中有重要的作用,常用的成炭剂,如季戊四醇等,与聚合物相容不好、加工温度低、影响材料性能,且多元醇易水解,加入后增加了材料的吸水性,由于多元醇存在上述问题,限制了阻燃材料的应用,因此开发新型成炭剂成为阻燃材料一个十分重要的领域。
为了进一步提高尼龙与蒙脱土在阻燃中的作用,将蒙脱土添到到尼龙中会进一步提高其成炭性能,对此进行多年的研究与开发。实事证明尼龙蒙脱土复合母粒具有非常好的成炭效果,有数据显示,同样是10克添加量的情况,蒙脱土复合母粒、尼龙6和季戊四醇经燃烧后产生的炭渣份数分别是49.7%、31.2%和29.4%,尼龙蒙脱土母粒的炭残留量要比其它两种成炭剂高出约20%左右。
蒙脱土主要成分蒙脱石,是由两层Si—O四面体和一层Al-O八面体,组成的层状硅酸盐晶体,层内含有阳离子主要是钠离子,镁离子,钙离子,其次有钾离子,锂离子等。蒙脱土的纳米有机改性目的是为了:将层内亲水层转变为疏水层,从而使高聚物与蒙脱土有更好的界面相容性。