張 亨

（錦西化工研究院，遼寧 葫蘆島125000）

0 前言

國內(nèi)蒙脫土礦藏資源非常豐富，分布于十幾個省的400多個礦點，價格低廉，性能優(yōu)良，用于輕工、石油、冶金、沙漠治理、污水處理、有機催化合成等行業(yè)，被譽為“萬能材料”。由于其特殊結(jié)構(gòu)，在制備納米復(fù)合材料領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。有機改性和無機-有機復(fù)合改性蒙脫土具有良好的分散性，可實現(xiàn)聚合物基體與無機微粒在納米尺度上的結(jié)合，克服了傳統(tǒng)無機物填充聚合物的缺點，賦予材料優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能、抗沖擊性能、抗疲勞性能、尺寸穩(wěn)定性和氣體阻透性能等，具有明顯的抗熔滴作用和成炭（阻燃、屏蔽）作用，可增強聚合物的物理性能，并改善物料加工性能，成為聚合物材料領(lǐng)域的應(yīng)用研究熱點。

1 化學(xué)組成及特性

蒙脫土［1］主要成分蒙脫石，是除蛭石之外所有具有膨脹結(jié)構(gòu)的黏土礦物的總稱；是由兩層Si—O四面體和一層Al—O八面體組成的層狀硅酸鹽晶體。四面體與八面體靠共用氧原子連接，屬于2∶1型三層夾心結(jié)構(gòu)，形成高度有序的準(zhǔn)二維晶片，晶胞平行疊置，剛性很強，層間不易滑移?；瘜W(xué)組成Ex（H2O）4｛（Al2-x，Mgx）2［（Si，Al）4O10］（OH）2｝，又稱微晶高嶺石或膠嶺石，也是膨潤土的主要成分。式中：E為層間可交換陽離子，主要是Na＋，Mg2＋，Ca2＋，其次為K＋，Li＋等。x為E作為陽離子時單位化學(xué)式的層電荷數(shù)，一般在0.2～0.6之間。晶體化學(xué)式中，H2O（結(jié)晶水或?qū)娱g水等）一般寫在最后面，但在蒙脫土中H2O寫在前面，表示H2O與可交換陽離子一起充填在層間域里。E與H2O以微弱的氫鍵相聯(lián)形成水化狀態(tài)。若E為一價離子，離子勢小，形成一層連續(xù)的水分子層；若E為二價陽離子，形成二層連續(xù)水分子層。水分子進入層間與層格架（單元層）沒有直接關(guān)系。水的含量與環(huán)境的濕度和溫度有關(guān)，可多達四層。天然蒙脫土根據(jù)層間可交換陽離子的種類，分為氫基、鈉基、鈣基、鋰基蒙脫土等成分變種，均有較大的表面活性，晶胞表面積達700～800m2／g。鈣基蒙脫土具有親水疏油性，與聚合物相容性較差，產(chǎn)品附加值低，需對其進行改性處理。鈉基蒙脫土比鈣基蒙脫土具有更好的膨脹性、陽離子交換性、水介質(zhì)中的分散性、膠性、黏性、塑性、潤滑性、熱穩(wěn)定性、較高熱濕壓強度和干壓強度等。

1.1 熱穩(wěn)定性

蒙脫土家族成員很多，堿性條件和鎂的存在特別有利于這些礦物的生成。蒙脫土在很寬的溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，可以在低溫?zé)嵋旱臈l件下生成，也可在風(fēng)化作用下生成。在100～200℃，加熱蒙脫土失去層間水；在450～500℃，逐漸失去結(jié)構(gòu)水，直到650～750℃。蒙脫土的結(jié)構(gòu)能耐800～900℃的高溫。在熔化前的1 000～1 500℃條件下，依成分和結(jié)構(gòu)不同而生成各種相，如莫來石、方英石和堇青石等［2］。

1.2 膨脹性

蒙脫土中Si—O和Al—O單元在a和b的結(jié)晶方向是無限延伸的，沿c軸是按順序堆積的。在堆積這些單元時，鄰近單元的氧層是毗連的，形成的鍵很弱，在這些單元層之間解理特別發(fā)育，水和其他極性分子可進入這些單元層之間，引起沿c軸方向的結(jié)構(gòu)膨脹。蒙脫土沒有固定的c軸軸長，依層間原子的缺失與存在而有很大變化。c軸軸長還隨中間層陰離子性質(zhì)的不同而變化。風(fēng)干條件下，鈉基蒙脫土常有一個水分子層，c軸間距約1.25nm。類似條件下，鈣基蒙脫土具有兩層水分子，其c軸間距約1.55nm。蒙脫土的膨脹性是可逆的，如果除去所有中間層的極性分子，會造成結(jié)構(gòu)的完全破壞，難于重新膨脹。

1.3 原子或離子交換性

在蒙脫土四面體層中，鋁能夠置換硅，鎂、鐵、鋰等離子可以置換八面體配位的鋁。鎂全部置換鋁生成皂石，鋁被鐵置換生成綠脫石。由于原子或離子的置換，蒙脫土的結(jié)構(gòu)總是不平衡的。面網(wǎng)正電荷的缺失要靠單位層之間及邊緣周圍吸附的可交換陽離子平衡。蒙脫土的陽離子交換容量一般很高，不受顆粒粒徑的明顯影響。結(jié)構(gòu)中的置換占總交換容量的80%。鍵斷裂是由于產(chǎn)生其余交換。

有機離子化合物也能與蒙脫土發(fā)生陽離子交換反應(yīng)。采用某些有機試劑進行預(yù)處理，可使X射線鑒定蒙脫土大大簡化。

2 改性［3-6］

經(jīng)過剝片分散、提純、無機改性、有機改性或無機-有機復(fù)合改性后，再經(jīng)特殊復(fù)合而成的改性蒙脫土，是極具商業(yè)用途的無機高分子化合物。經(jīng)過超細(xì)分級的納米蒙脫土，平均晶片厚度≤25nm，蒙脫石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞95%，其使用性能大大提高。

2.1 無機改性

蒙脫土無機改性起源于19世紀(jì)70年代。蒙脫土改性后具有較大的層間距、較好的熱穩(wěn)定性和可調(diào)變的酸性。蒙脫土的無機改性包括酸化改性、無機鹽改性、鈉化改性三類。鈉化改性其實屬于無機鹽改性，其應(yīng)用產(chǎn)品較多，所以獨立分類。

2.1.1 酸化改性

以硫酸、鹽酸、磷酸及其混合酸洗滌蒙脫土，或?qū)⒓佑兴岬拿擅撏翍腋∫杭訜嵋欢〞r間，最佳酸化條件隨蒙脫土來源不同而異，取決于其化學(xué)組成、水合程度及陽離子交換性質(zhì)。經(jīng)酸處理后，蒙脫土層間的 K＋，Na＋，Ca2＋，Mg2＋等陽離子轉(zhuǎn)變?yōu)樗岬目扇苄喳}而溶出，削弱了原來層間的結(jié)合力，使層間晶格裂開，層間距擴大，比表面積、孔徑和吸附能力顯著增加，具有更強的吸附性和催化活性。也可以AlCl3、FeCl3、ZnCl2等Lewis酸處理蒙脫土，表現(xiàn)出良好的催化性能。

2.1.2 無機鹽改性

無機鹽改性是通過加入一種或多種無機金屬水合陽離子與蒙脫土層間可交換的陽離子進行交換，起到平衡硅氧四面體上負(fù)電荷的作用；同時在層間溶劑的作用下，可使蒙脫土剝離分散成更薄的單晶片。用于蒙脫土改性的無機鹽主要有鋁鹽、鎂鹽、鋅鹽、銅鹽等。

2.1.3 鈉化改性

鈉化改性是無機鈉鹽與蒙脫土層間可交換的陽離子進行交換。鈉化改性的無機鈉鹽主要有氯化鈉、氟化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、醋酸鈉、焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉等。單純無機鹽鈉化時間較長，采用超聲波技術(shù)鈉化時間短，效率高。

2.2 有機改性［7］

極性有機化合物置換層間水使蒙脫土單元在c軸方向發(fā)生位移。蒙脫土與有機物的反應(yīng)是工業(yè)上大量應(yīng)用蒙脫土的基礎(chǔ)。蒙脫土的納米有機改性可將層內(nèi)親水層轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷畬?，使高聚物與蒙脫土有更好的界面相容性?？晒┻x用的有機改性劑有季銨鹽、季鏻鹽、氨基酸、吡啶鹽、有機鹽酸鹽、咪唑鹽、表面活性劑（陰離子型、陽離子型、非離子型）、聚合物單體、有機酸、茂金屬、偶聯(lián)劑（鈦酸酯類、硬脂酸、有機硅）等。季銨鹽是最常用的陽離子型有機改性劑，一般采用十六或十八烷基三甲基銨鹽。在改變蒙脫土微環(huán)境的同時，其體積較大，進入蒙脫土層間使層間距增大，削弱了層間的作用力，有利于插層反應(yīng)的進行。

2.3 無機-有機復(fù)合改性

無機-有機復(fù)合改性已成為蒙脫土改性研究的新興熱點。通常將蒙脫土酸化改性或鈉化改性后，再進行有機改性制得無機-有機復(fù)合改性蒙脫土。超聲波技術(shù)應(yīng)用于無機-有機復(fù)合改性，制得親油性和超分散性改性蒙脫土。

3 阻燃高分子材料應(yīng)用研究［3-6］

改性蒙脫土在聚合物中的應(yīng)用可在聚合時添加，也可在熔融時共混添加（通常采用螺桿共混）。以蒙脫土阻燃改性的聚合物包括聚乳酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、殼聚糖、羧甲基纖維素、淀粉、聚酰胺、尼龍6、尼龍66、尼龍1010、尼龍11、聚乙烯醇、PVC、PVDC、ABS、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚苯胺、聚氨酯、天然橡膠、三元乙丙橡膠及其他合成橡膠等。

3.1 阻燃機制［8-9］

蒙脫土阻燃高分子材料的機制仍不完全明了。大致有以下幾種觀點：成炭性及炭層結(jié)構(gòu)機制、化學(xué)反應(yīng)成炭機制、遷移富集機制及改性劑季銨鹽影響機制等。

成炭性及炭層結(jié)構(gòu)機制認(rèn)為：材料在燃燒或受強熱時，蒙脫土顆粒發(fā)生熱裂，在聚合物表面形成多層黑色絮狀含碳硅酸鋁殘余物，遷移至材料表面形成保護層。它具有優(yōu)良的絕緣性和傳質(zhì)屏障性能，提高了材料的阻燃性，延緩材料熱分解產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物的逸出。另外，耐熱硅酸鹽層導(dǎo)熱性低，通過自我調(diào)節(jié)傳熱傳質(zhì)過程而對材料進行熱保護。

化學(xué)反應(yīng)成炭機制認(rèn)為：聚合物加熱降解時，炭層的形成進程很復(fù)雜，如共軛雙鍵的產(chǎn)生、環(huán)化、芳構(gòu)化、芳香環(huán)的熔融、湍流炭的形成及石墨化等。

遷移富集機制實際上與化學(xué)反應(yīng)成炭機制相互補充。聚合物在燃燒或熱裂溫度下，蒙脫土遷移富集于高分子材料表面起到屏障作用。

改性劑季銨鹽影響機制認(rèn)為：用于改性蒙脫土的烷基季銨鹽在材料燃燒或熱裂溫度下，能按Hofmann消去反應(yīng)或SN2親核取代反應(yīng)歷程而分解，在蒙脫土表面形成質(zhì)子化中心。

蒙脫土高分子復(fù)合材料阻燃機制是一個非常復(fù)雜的問題。它主要是基于化學(xué)反應(yīng)的成炭機制和蒙脫土的表面富集機制，但均在討論中。

3.2 阻燃聚乙烯

西安科技大學(xué)化學(xué)與化工系王國利等［10］研究以聚磷酸銨、季戊四醇和三聚氰胺復(fù)配成的膨脹型阻燃劑、煤及蒙脫土阻燃協(xié)同作用及其對煤基聚乙烯／蒙脫土復(fù)合材料阻燃性能的影響。煤、蒙脫土及膨脹型阻燃劑之間存在良好的協(xié)同阻燃效應(yīng)，使聚乙烯的極限氧指數(shù)得到一定的提高。熱氧化分解及紅外光譜表明：煤、蒙脫土及膨脹型阻燃劑之間的協(xié)同阻燃效應(yīng)與煤基聚乙烯／蒙脫土阻燃材料具有良好的熱穩(wěn)定性與較高的殘?zhí)柯视嘘P(guān)。

合肥工業(yè)大學(xué)高分子材料與工程系周正發(fā)等［11］用低密度聚乙烯為基體樹脂，考察偶聯(lián)劑和處理方法對包覆超細(xì)Mg（OH）2效果的影響，以及紅磷與有機硅等阻燃協(xié)效劑、有機蒙脫土對Mg（OH）2的阻燃協(xié)效作用。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的硅烷偶聯(lián)劑處理的超細(xì)Mg（OH）2效果較好，紅磷用量8～10份、有機硅用量1～5份均對超細(xì)Mg（OH）2具有阻燃增效作用。

浙江工業(yè)大學(xué)綠色化學(xué)合成技術(shù)國家重點實驗室培育基地黃國坡等［12］以三氯氧磷和新戊二醇等為原料，合成一種新型磷氮型季銨鹽（PAHAC）。通過紅外光譜（FT-IR）、核磁共振氫譜（HNMR）和高分辨質(zhì)譜（HRMS）表征其結(jié)構(gòu)。利用PAHAC與鈉基蒙脫土（Na-MMT）反應(yīng)制備有機磷氮系-蒙脫土阻燃劑（PAHAC-MMT）。FT-IR和XRD表明：經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的PAHAC改性后的20%PAHAC-MMT層間距增至1.87nm，熱分解溫度＞310℃。透射電鏡（TEM）表明：20%PAHAC-MMT經(jīng)LDPE熔融插層，形成插層-剝離型納米復(fù)合材料。錐形量熱儀測試表明：有機磷氮系-蒙脫土／LDPE納米復(fù)合材料具有良好的阻燃性能，其中20%PAHAC-MMT（7%）／LDPE的熱釋放速率峰值比LDPE的降低21%，熱釋放總量下降9.5%。炭層的掃描電鏡（SEM）表明：20%PAHAC-MMT／LDPE燃燒后能形成致密炭層，起到良好的阻燃作用。

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院向麗等［13］用氫氧化鎂和有機蒙脫土為阻燃劑制備阻燃線型低密度聚乙烯（LLDPE），并研究氨基硅油（ASO）對阻燃LLDPE力學(xué)性能及阻燃性能的影響。通過錐形量熱儀（CONE）和熱失重分析（TGA）對材料進行表征。ASO可提高阻燃性能和抑煙效果。當(dāng)ASO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時，阻燃LLDPE的熱釋放速率峰值和平均熱釋放速率分別降至169.6 kW／m2和 86.7kW／m2，比加入 ASO 前下降20.5%和9.7%；煙產(chǎn)生速率峰值和總生煙量分別降至0.017m2／s和0.4m3。ASO還能提高材料的斷裂伸長率和抗沖擊強度。

3.3 阻燃聚丙烯

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院李田等［14］用環(huán)氧樹脂／有機蒙脫土（epoxy／OMMT）納米復(fù)合材料與磷酸三苯酯（TPP）復(fù)配制備阻燃聚丙烯（PP）。研究epoxy種類、OMMT與epoxy的質(zhì)量比、epoxy／OMMT與TPP的用量等對PP性能的影響，并通過X-射線衍射對材料進行表征。酚醛環(huán)氧樹脂（NER）與OMMT制得的NER／OMMT納米復(fù)合材料與TPP復(fù)配對PP具有很好的協(xié)同阻燃作用。OMMT與NER的質(zhì)量比為5∶100，NER／OMMT和TPP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為13.33%和6.67%時，制得的阻燃PP的氧指數(shù)達36.5%。

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院賴學(xué)軍等［15］采用堿式硫酸鎂晶須（MOS）與有機蒙脫土（OMMT）為阻燃劑制備阻燃聚丙烯（PP），并研究MOS和OMMT的用量對阻燃PP力學(xué)性能和阻燃性能的影響。通過熱失重分析（TGA）和錐形量熱儀（CONE）對材料進行表征。MOS對PP有良好的增強阻燃作用，少量OMMT的加入有效提高阻燃PP的阻燃性能。當(dāng)MOS與OMMT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40.0%和3.0%時，阻燃PP的氧指數(shù)為28.5%，其熱釋放速率峰值和平均熱釋放速率分別為156.5kW／m2和112.9kW／m2，比基體樹脂分別下降83.3%和72.1%，抑煙性能大為改善。

四川大學(xué)高分子材料工程國家重點實驗室韓俊峰等［16］制備一種阻燃聚丙烯／膨脹型阻燃劑（IFR）／蒙脫土（MMT）膨脹型阻燃體系，并研究阻燃組分對體系阻燃性能的影響。阻燃劑總添加量30%，其中成炭劑和聚磷酸銨（APP）的配比為1∶2時，體系的極限氧指數(shù)29%，垂直燃燒試驗（UL-94）達到V-2級；添加0.5%的MMT時，體系的極限氧指數(shù)提高到31%，垂直燃燒試驗（UL-94）通過V-0級，表現(xiàn)出較好的協(xié)同阻燃效果。采用掃描電鏡（SEM）和紅外光譜（FT-IR）對體系的固相殘?zhí)窟M行觀察和分析，探討其可能的阻燃機制。

3.4 阻燃尼龍

北京理工大學(xué)國家阻燃材料重點實驗室郝向陽等［17］將PA 6和PA 66分別與有機改性MMT、阻燃劑共混制成納米塑料，并表征其結(jié)構(gòu)和性能。MMT／PA納米塑料具有抗熔滴等阻燃特點。改性MMT與阻燃劑協(xié)同提高了塑料的力學(xué)和阻燃性能。該協(xié)效作用具有普遍性，對其他納米塑料體系的研究也有參考價值。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點實驗室谷慧敏等［18］通過擠出注塑的方法制備PA 6／蒙脫土插層復(fù)合材料，并考察材料的阻燃和力學(xué)性能。紅磷加入PA 6／OMMT復(fù)合材料后，無熔滴現(xiàn)象，阻燃級別達到FH-1。當(dāng)有機蒙脫土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～7%時，該復(fù)合材料的綜合性能較好。

3.5 阻燃聚氨酯［19］

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點實驗室李茹等［20］以多種添加型阻燃劑與有機改性蒙脫土并用，通過原位聚合法制備蒙脫土阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料。用錐形量熱儀測試材料的燃燒性能。與純聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料相比，材料的熱釋放速率、質(zhì)量損失速率均顯著降低，峰值熱釋放速率最多降至純硬質(zhì)泡沫材料的55%，表明泡沫材料具有較好的阻燃性。通過分析材料的燃燒性能和殘余物，探討其可能的阻燃機制。

3.6 阻燃聚乳酸

河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院徐建忠等［21］通過溶液澆鑄法制備聚乳酸／蒙脫土／亞磷酸三苯酯（PLA／MMT／TPPi）復(fù)合膜，并對其阻燃性能進行研究。蒙脫土與亞磷酸三苯酯的協(xié)同阻燃效果明顯，總添加量1.5%時極限氧指數(shù)達33.2%。力學(xué)性能測試、熱分析、緩沖溶液降解等分析表明：蒙脫土與亞磷酸三苯酯的加入對材料的力學(xué)性能、熱性能和降解性能的影響較小。

重慶交通大學(xué)理學(xué)院袁小亞［22］將季戊四醇二磷酸酯雙磷酰蜜胺（SPBDM）和有機改性蒙脫土（OMMT）添加到高相對分子質(zhì)量的聚乳酸（PLA）中，熔融共混制備納米膨脹型阻燃聚乳酸復(fù)合材料（SPBDM-OMMT／PLA）。采用 XRD、TEM 研究納米粒子的形態(tài)分布，用熱失重分析法（TGA）、氧指數(shù)測試（LOI）、垂直燃燒測試（UL-94）探討其熱性能和阻燃性能。OMMT在PLA基體中有較好的分散性，高分子鏈插入層狀硅酸鹽片層間形成剝離型或插層型復(fù)合材料。相比純PLA，加入SPBDM改善了OMMT／PLA的高溫?zé)岱€(wěn)定性，殘?zhí)康馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅度提高。當(dāng)SPBDM和OMMT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10.0%和1.0%時，納米阻燃SPBDM-OMMT／PLA達到較好的阻燃效果，極限氧指數(shù)達32%，垂直燃燒等級達UL-94V-0級。

3.7 阻燃涂料

廣西師范學(xué)院化學(xué)系甘春芳等［23］采用錐形量熱儀研究鈉基蒙脫土（Na-MMT）對防火涂料阻燃性能的影響。隨Na-MMT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，膨脹型防火涂料的質(zhì)量損失速率峰值和總耗氧量相對于未添加蒙脫土的防火涂料降低，熱釋放速率峰值明顯降低，熱氧化降解推遲，熱穩(wěn)定性提高。對燃燒過的膨脹型防火涂料進行掃描電鏡分析，添加Na-MMT的體系炭層結(jié)構(gòu)致密均勻，可有效防止熱量的散發(fā)。

北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉凌玉等［24］利用熔融插層法將有機蒙脫土引入環(huán)氧樹脂體系，制備含有納米分散蒙脫土的無溶劑環(huán)氧涂料。研究不同的插層工藝、插層和剝離效果、有機蒙脫土的含量對漆膜性能的影響。分析有機蒙脫土在無溶劑環(huán)氧防腐涂料中的作用，并優(yōu)化配方。加入有機蒙脫土后，在不增加無溶劑環(huán)氧涂料黏度和不降低漆膜力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，耐化學(xué)腐蝕性能明顯提高。

3.8 其他

北京化工大學(xué)趙永生等［25］將有機改性蒙脫土（OMMT）加入PVC木塑體系，制備有機蒙脫土／木粉／聚氯乙烯（OMMT／WF／PVC）納米復(fù)合材料。采用錐形掃描量熱法研究OMMT對WF／PVC復(fù)合材料阻燃性能的影響。添加OMMT明顯降低木塑的初始熱失重率，有效提高樣品的燃燒殘余率，顯著延遲木塑的點燃和燃燒熱峰值產(chǎn)生時間，OMMT起到了有效的阻燃作用。加入OMMT能降低總?cè)紵裏?，但燃燒熱峰值和發(fā)煙量有所增加，木塑燃燒具有煙氣危害性。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點實驗室陸曉東等［26］采用熔融插層法制備蒙脫土／SBR納米復(fù)合材料，并研究其阻燃性能。SBR能有效插入有機蒙脫土（OMMT）片層間，形成插層型納米復(fù)合材料。將OMMT與高抗沖聚苯乙烯（HIPS）制成阻燃母粒進一步提高SBR的插層效果。OMMT明顯改善復(fù)合材料的阻燃和抑煙性能。隨OMMT用量的增大，復(fù)合材料的熱釋放速率、峰值熱釋放速率、平均熱釋放速率、總釋放熱和總生煙量先明顯降低后趨于穩(wěn)定。HIPS-OMMT阻燃母粒明顯改善復(fù)合材料的阻燃性能，但對抑煙性能的改善效果不如OMMT的。

北京航空材料研究院賴亮慶等［27］采用熔融共混法制備蒙脫土／硅橡膠，并研究蒙脫土對硅橡膠力學(xué)和阻燃性能的影響。有機改性蒙脫土有利于在硅橡膠中分散，提高硅橡膠的拉伸強度和阻燃性能。隨蒙脫土用量的增加，硅橡膠的拉伸強度和扯斷伸長率均先增后減，氧指數(shù)先劇增后緩增。當(dāng)層間距3.4nm的OMMT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時，硅橡膠的拉伸強度12.1MPa，扯斷伸長率362%，氧指數(shù)32.7%，硅橡膠起始和終止分解溫度分別比空白樣提高83℃和13℃。

青島大學(xué)纖維新材料與現(xiàn)代紡織國家重點實驗室培育基地紀(jì)全等［28］將阻燃劑羧乙基苯基次磷酸（CEPP）、對苯二甲酸及乙二醇混合后酯化，在酯化產(chǎn)物中加入有機改性蒙脫土，縮聚制備阻燃聚酯／蒙脫土納米復(fù)合材料（PET／MMT／CEPP），并采用FT-IR、CONE對復(fù)合材料進行表征。阻燃劑和聚酯發(fā)生了聚合反應(yīng)，加入阻燃劑和蒙脫土降低了聚酯的特性黏度。復(fù)合材料中的蒙脫土和阻燃劑具有良好的協(xié)同阻燃效果，阻燃性能明顯提高。

常州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院胡婧等［29］研究多芳基磷酸酯PX 220與納米蒙脫土復(fù)配阻燃劑對聚碳酸酯（PC）／丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）合金的阻燃性能、熱失重行為、力學(xué)性能及熱變形溫度的影響。添加10份PX 220和2份納米蒙脫土?xí)r，PC／ABS合金的極限氧指數(shù)達29%，燃燒性能達UL-94V-0級。錐形量熱儀分析表明：復(fù)配阻燃PC／ABS合金的熱釋放速率峰值、平均熱釋放速率、總釋放熱、平均有效燃燒熱和平均質(zhì)量損失速率均大幅下降，PX 220與納米蒙脫土具有良好的協(xié)同阻燃作用。

4 結(jié)束語

我國蒙脫土現(xiàn)開采量僅200萬t／a左右，開發(fā)利用效率低，生產(chǎn)工藝技術(shù)水平不高，專用設(shè)備不配套，產(chǎn)品多樣化和系列化程度不高，質(zhì)量不穩(wěn)定等制約著資源優(yōu)勢向經(jīng)濟優(yōu)勢的轉(zhuǎn)變。對蒙脫土的深度開發(fā)是擺在眾多科研工作者面前的問題。

多組分的無機改性、有機改性及無機-有機復(fù)合改性成為蒙脫土改性研究的方向。隨著蒙脫土納米復(fù)合材料的開發(fā)，其改性的應(yīng)用價值得以充分體現(xiàn)。蒙脫土納米粒子改性成本較高，在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用還很有限，尋找簡單易行的改性方法成為其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的前提條件。

蒙脫土納米復(fù)合材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能、熱性能、摩擦性能和阻燃性能等，在航空航天、汽車、電子及精密儀器等領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。蒙脫土納米粒子的分散和界面結(jié)合問題仍然是制備高性能聚合物復(fù)合材料的關(guān)鍵，需要進行深入研究。目前蒙脫土納米粒子對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能影響的理論研究仍不深入，在許多方面無法得到統(tǒng)一的認(rèn)識，需要加強相關(guān)機制方面的研究。隨著科技的飛速發(fā)展，滿足市場需要的各種新材料、新方法、新應(yīng)用、新工藝等將成為高分子復(fù)合材料研究的重點，要加強相關(guān)技術(shù)的自主研發(fā)與創(chuàng)新，使高分子復(fù)合材料朝著高性能、多品種、環(huán)保、價廉物美、使用方便的方向發(fā)展。改性蒙脫土納米復(fù)合高分子材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)方興未艾。

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