11-12-新型阻燃材料与技术简介

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1、第9章新型阻燃材料与技术简介9.1概论9.2聚合物/层状纳米复合材料9.3聚合物/碳类纳米复合材料9.4多功能POSS纳米复合物聚合物/纳米复合材料是近年最引人注目的研究方向之一；目前聚合物/层状硅酸盐（PLS）纳米复合材料研究最多；第一个聚合物/纳米复合材料尼龙6/Clay（Tayota-1989年发明-2000年商品化）；2001年热塑性聚烯烃/Clay纳米复合材料由美国通用发动机公司（GeneralMotorCompany）成功地用于小型车辆；纳米复合材料的应用涉及到聚合物材料的所有方面，如工程塑料，橡胶，添加剂，涂料及电解液等。9.1概论“纳米材料”定义具有一维或多维

2、处于1～100nm尺寸范围的材料:纳米粒子（三维）:例如沉淀法SiO2﹑溶胶-凝胶法SiO2-TiO2；纳米管（二维）:例如碳纳米管﹑纤维素纳米须；纳米层（一维）:例如层状硅酸盐等。所谓的纳米复合物至少是由两相组成。其中的一相必至少有一维的尺寸处于纳米范围之内。9.1概论Table9-1PropertiesofNylon-6andLayeredSilicate-NylonNanocomposites（clay,5%wt.）PropertyNanocompositeNylon-6TensileModulus/GPa2.11.1TensileStrength/MPa10769H

3、eatDistortionTemp./℃14565ImpactStrength/kJ/m22.82.3WaterAdsorption/%0.510.87CoefficientThermalExpansion(x.y)6.310-51310-59.1概论Table9-2ConeCalorimeterData(35kW/m2)Sample(structure)ResidueYield/%0.5PeakHRR(%)/(kW/m2)MeanHRR(%)/(kW/m2)MeanCOyield/(kg/kg)Nylon-6110106030.01Nylon-6silicatena

4、nocomposite2%(delaminated)3686(32%)390(35%)0.01Nylon-6silicatenanocomposite5%(delaminated)6378(63%)304(50%)0.02Nylon-12017108460.02Nylon-12silicatenanocomposite2%(delaminated)21060(38%)719(15%)0.02PS011207030.09PSsilicatemix3%(immiscible)310807150.09PSsilicatenanocomposite3%(intercalated)456

5、7(48%)444(38%)0.08PP015255360.02PPsilicatenanocomposite2%(intercalated)5450(70%)322(40%)0.029.1概论纳米填加剂的抗熔滴作用9.1概论纳米黏土有强烈成炭作用北京理工大学9.1概论发达国家，如美国宾州﹑英国剑桥﹑德国弗里堡﹑法国波尔多(Bordeaux)﹑荷兰Twente等大学等均将其列为资助与研发的重点。研究活动的范围亦不断扩大：①力学性能的改善；②功能化的扩展；③材料体系的选择；④纳米与长纤维复合增强材料的结合；⑤新型纳米材料结构的检测等。据2004年美国商业通讯公司(BCC)机构的统

6、计预计在未来的五年内在许多重要领域的商业化运作与应用将会出现令人瞩目的发展。9.1概论聚合物/层状纳米复合材料是无机材料以纳米尺寸分散在聚合物基材中的复合材料。按照无机填料的尺度大小，纳米复合材料可被分成三类：颗粒纳米复合材料（纳米尺度上的三维填料）；纤维或管状纳米复合材料（纳米尺度上的二维填料）及层状纳米复合材料（纳米尺度上仅一维的填料）。聚合物/层状纳米复合材料9.2聚合物/层状纳米复合材料层状化合物举例单质元素石墨金属硫化物与氧化物(PbS)1.18(TiS2)2,MoS2,SiO2碳氧化物氧化石墨金属磷酸盐Zn(HPO4)黏土与层状硅酸盐蒙特土,水辉石,皂石,氟化云母,

7、氟化水辉石,蛭石,高岭土，云母层状双羟基化合物M6Al2(OH)16CO3·nH2O;M=Mg,Zn可供插层的层状化合物举例表9-3可供插层的层状化合物举例9.2聚合物/层状纳米复合材料层状硅酸盐目前层状纳米复合材料，尤其是聚合物/层状硅酸盐（PLS）纳米复合材料研究最多。粘土（clay）是一类层状硅酸盐无机材料，每层有1个纳米厚、几百个纳米宽和长。天然Clay由于亲水性而不能被分散在聚合物基材中，所以天然Clay在使用前必须通过有机处理为憎水材料。9.2聚合物/层状纳米复合材料名称同型取代