塑料工业树脂放性与合金聚合物/±纳米复合材料及其特殊阻燃性能陈光明漆宗能中科院化学所工程塑料国家重点实验皇北京108介绍聚合物/粘止纳米复合材料PN的特殊阻燃性能。通过插层复合法制备了p化研充了p的结果表助粘±含量比仅为2和5的巧龙―八化纳米复合材料的热释放速率峰值比尼龙6分别下降32.和63，烟气成速率同―愚。纳米分粘±复料拍与宏观或微米分散自嫂合材料不励将性粘王直接加到中，使体系的氧指数降低，添加量较大。
聚合物的可燃性和纳米复合材料的阻燃性近年来国内外开展了大量的研究。中科院化学所工程塑料国家重点实验室1995年在国家自然科学基金委资助下开展了聚合物/粘±纳米复合材料。；的研究。目前成功开发出尼龙6.￡了、口8了、尸5.
UHWPEW及插橡胶等聚合物的粘±纳米复合材料3，其中某些材料的实际应用取得重大进展。
为拓展开发材料的应用领域本实验室对不同复合体系的阻燃性也在开展研究，W期为PN作为高效阻燃材料投入实际应用奠定基础。
本文拟对PN的制备方法。结构。力学性能及其特殊的阻燃性作简要介绍，便引起我国塑料界对远新材料的关注。
1聚合物/粘止纳米复合材料的制备方法1.1插居复合法插层复合法是制备PN的常用方法。即首先将单体或聚合物插入经插层剂处理后的层状插酸盐片层之间，进而破坏桂酸盐的片层结构，使其剥离成厚为11、长宽为的层状桂酸盐基本单元，并均匀分散在聚合物基体中，抖实现高分子与粘±类层状酸盐在纳米尺度上的复合。
按照复合的过程，插层复合法可分为两大类：是插层聚合法，即先将聚合物单体分散、插层进入层状酸盐片层中，然后原位聚合，利用聚合时放出的大量热量，克服桂酸盐片层间的库仑力，使其剥离，从而使酸盐片层与聚合物基体纳米尺度相复合二是聚合物插层。即将聚合物烙体或溶液与层状桂酸盐混合利用力化学或热力学作用使层状桂酸盐剥离成纳米尺度的片层并均匀分散在聚合物基体中〔9.
按照聚合反应类型的不同，插层聚合可分为插层缩聚和插层加聚两类。聚合物插层又可分为聚合物溶液插层和聚合物烙融插层两种。聚合物溶液插层是聚合物大分子链在溶液中借助于溶剂而插层进入蒙脱±的插酸盐片层间，然后再挥发除去洛剂。这种方式需要合适的溶剂来同时溶解聚合物和分散粘王，而且大量的溶剂不易回收，对环境不利。聚合物烙融插层是聚合物在高于其软化温度下加在静止条件或剪切力作用下直接插层进入蒙脱王的涯酸盐片层间。
~巧基酸巧子教原子数之间的关系目前研究较多并具有实际应用前景的层状酸盐是2：1型粘王矿物，其基本结构单元是由片桂氧四面体夹在两片侣氧八面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构tlW，层状桂酸盐的表面修饰是制备PN材料的关键步骤之山。常用的插层剂有婉基钱盐、季倭盐、化晚类衍生物和其它阳离子型表面活性剂等。
国家自然科学基金委资助课题。
中国人民武装警察部队学院消防工程系，廊坊，仿。
9髹敝昼暴指6教机滋蓝韶材帏愚驾：酌燃性能12.表2列出了尼龙及其复合材料阻燃性对比研究的锥形量热计实验数据。
残余物的百分热释放平均燃平均媳速率峰烧热/灭比平均产表面率/尼龙~6化3巧龙6/描±纳米复合材料2尼龙6/描±纳米复合材料5盾龙6尼龙反6―1，0注；实验化锥形量热计的热流强度选定35心/2典型小型火灾的热流强度；样品质量为巧热压成尺寸为751 X50X15的炬形片；每种样品的测试重复4次，表中数据为平均值性能指标后面的百分数为最大重复误差。
2.1热释放速率5660标it，热释放速率峰值化6是评价材料火灾危险性最重要的参数。6越大，材料的火灾危险性越大，反之，火灾危险性越小。从表2可抖看出，粘±含量比仅为2和5尼龙6/粘±纳米复合材料的PHRR就分别下降32和拍％。
2.2烟尘和00的生成速率时间热流强度35kW/2材料燃烧时的发烟速率和等毒性气体的生成速率，也是评价材料火灾安全性的个很重要的方面。
正如前述，目前，吸入有毒烟气已经成为人员在火灾中伤亡的主要原因。从表2列出的数据看，尽管尼龙_ 6/粘王纳米复合材料粘±5的产率比尼龙_6高出1倍，但考虑实际的火灾过程，评价指标并不直接恤采用烟的碑症豁而是陪生成速奢曲挑1的从结砖抖基氨基酸对粘±的表面修饰为例。图1为不同碳键长度的氨基酸盐上碳原子数与粘±层间距离的关系，可抖看到，粘±层间距离随着粘±层中的氨基酸碳原子数的加而加。
[材料的结构和力学性能构的观点来看PN材料包括插层型和剥离型两种纳米复合类型，插层型PN中层状酸盐在近程仍保留其层状有序结构般10至20层，而远程是无序的。剥离型PN中层状娃酸盐有序结构皆被破坏，因此二者在性能上有很大差异。
作为结构材料，PN材料的物理力学性能与常规聚合物基复合材料相化具有如下优点山〕：只需很少重量分数的填料即可具有很高强度、勒性及阻隔性能，而常规纤维、矿物填充的复合材料需要高得多的填充量且各项性能指标还不能兼顾。
PN纳米复合材料具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；层状娃酸盐可抖在二维方向上起到增强作用，无需特殊的层压处理。
PN纳米复合材料膜由于酸盐片层平面取向，因此有优异的阻隔性能，有可能取代聚合物金属箱复合，且容易回收。
室制备的尼龙6/蒙脱±纳米复合材料―口6与尼龙6的力学性能比较。从表3可看出，―口6蒙脱王含量比仅为5的口6的拉伸强度及模量较6有较大的提高，尤其是热变形温度提高了1倍1尼龙6/粘王11：―6纳米复合材料与尼龙6和尼龙66性能比较巧龙6描度巧°格点/心断梨伸长率，％拉伸强度/]化热变形温度。8化/弯曲强度/叫化弯曲模量/化124缺口冲击强度/化2聚合物/粘止纳米复合材料的特殊阻燃性1997年，JeffeIy等人利用锥形量热计AST51354技5660及8547615标准方法对尼龙於粘±纳米复合材料的阻燃性能进行了对比研究，研究结倜鞅6又你厉金3哮蠢管蛛吼15占/讲巧，取产率与材料的质量损失速率相乘，即可得到的生成速率。种尼龙样品的质量损失速率见图2.从图2可看到，王种样品的质量损失速率的变化与图3热释速率的变化基本相同。
值得提的是纳米分散的粘±复合材料与宏观或微米分散的粘±复合材料对聚合物阻燃性的影响也是大不相同的。6舶81等人〔〕将改性粘±直接接入发泡聚丙煤体系中进行阻燃研宛结果发现粘±的加入反而降低了体系的氧指数，也就是说，提高了发泡聚丙娇的可燃性。这说明粘±在聚合物中的分散状态不同，对聚合物分解燃烧的作用完全不同甚至相反。
3结论合物/粘±纳米复合材料具有高耐热性、高强度、高模量、高气体阻隔性和低的膨胀系数，而密度仅为般复合材料的65~75，因此可抖作为新型高性能王程塑料应用。其特殊的阻燃性，还可满足对高性能阻燃材料的迫切需要。另外，用聚合物/粘±纳米复合材料制备同时具有防火、防腐、防渗漏、耐磨耐候的多功能环保涂料也具有诱人的前景。
4漆宗能，李强，赵竹第等。中国专利，N3288A5漆宗能，李强，赵竹第等。中国专利，N38593A6刘豆敏，漆宗育良朱晓光。JApplPolySil999，71，37王胜杰，龙呈备王新宇，等。JApplPolySl998，691557 1赵竹第，李强，欧玉春等。高分子学报，1典755巧11王新宇，漆宗能，王佛松。工程塑料应用，199921本文于巧990908收到