专题纳米三纳米阻燃1专题纳米三纳米阻燃1王鹤铮
专题:纳米(三)纳米阻燃1,专题:纳米(三)纳米阻燃1
纳米微粒是近几年研究开发的新兴材料,纳米粒子这一技术的问世,为环氧树脂的改性提供了新途径。由于纳米粒子具有尺寸小,及比表面积大、表面能高、活性高、分散性好,加之将无机物的刚性尺寸稳定性,和热稳定性与聚合物的韧性、加工性,及介电性揉合在一起等独特的性能,表现出了较高的活性水平,很容易与环氧树脂中的某些官能团,发生物理或化学作用,可能提高复合材料的力学性能和热性能。环氧树脂/黏土纳米复合材料,出现以来备受国内外学者的关注,黏土矿物中由于硅酸盐晶片的叠层排列,经过有机化的处理以后,可以被聚合物或单体插层,制备出聚合物/黏土纳米复合材料此外,黏土价格低廉、纳米结构原位生成,避免了黏土与聚合物共混聚集,为聚合物基纳米复合材料的制备,提供了一条有效的新型途径。环氧树脂/黏土纳米复合材料的制备方法,主要有插层复合、共混法2种。这位专家对此及相关内容,一一作了详细全面的介绍。
三、环氧树脂纳米阻燃材料研究进展
(一)引言
采用纳米技术研制的纳米阻燃复合材料,是由2种或2种以上的同相(其中分散相至少有一维达到纳米级别,即小于100nm)组合而成的复合材料。由于纳米粒子具有表面原子比例高、比表面积大、表面能,和活性高、分散性好等特点,因此表现出一种独特的体积效应和表面效应。它能将无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性,及聚合物的极性、加工性及介电性结合起来。由于纳米粒子活性高,容易与环氧树脂中的某些基团发生物理或化学作用,进而提高树脂复合材料的力学性能、热性能和阻燃性能。以下分别阐述环氧树脂纳米阻燃材料的制法、性能及应用前景。
(二)环氧树脂纳米阻燃材料的制备
环氧树脂是一种重要的热固性树脂,其氧指数(LOI)仅为19.8,如何降低环氧树脂的可燃性,和赋予环氧树脂优异的阻燃性能,越来越受到人们的关注。目前随着集成化规模逐步扩大,芯片越来越小,所以对灌封料的要求越来越严格,不但要求有一定的阻燃级别,还要求具有优良的物理性能、电绝缘性能和粘接性能。以往环氧树脂阻燃途径包括添加阻燃剂,和采用反应型阻燃单体制备阻燃性环氧树脂等。最近人们发现环氧树脂纳米复合材料,具有极其优异的阻燃性能。关于环氧树脂纳米阻燃材料制备方法,根据文献报道可分为插层复合法、共混分散复合法、纳米膜法和纳米磁场性液体法等。
1、插层复合法
插层复合法(compounding)是制备环氧树脂纳米阻燃复合材料的主要方法。首先将单体或聚合物插入经插层剂处理后的层状结构的硅酸盐片层之间,进而破坏硅酸盐的片层结构,使片层达到纳米尺度的分散,从而获得纳米级阻燃复合材料。根据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2种类型,聚合物插层又可分为聚合物溶液插层和聚合物熔融插层2种。目前研究较多的并具有实际应用前景的,是通过插层法制备环氧树脂/层状硅酸盐纳米复合材料。其方法是先将粘土转变成亲油性粘土,在树脂固化过程中环氧树脂,对粘土夹层溶胀、插入引起体系溶胀,从而解决环氧固化过程中易收缩的缺点,并使环氧树脂各项性能及阻燃性能大为改善。
2、共混分散复合法
共混分散复合法是通过物理或化学的方法。先将无机物纳米粒子分散在基体树脂中,进而聚合形成复合材料的方法。当分散相的微粒达到纳米级时,复合材料将产生一系列新的物理、力学非线性特性,为制备新型性能和多功能复合材料提供了可能。共混分散复合材料法分溶液共混复合法和加热共混复合法2种方法。溶液共混复合法是先将环氧树脂溶于适当的溶剂中,再将经表面预处理的无机纳米粒子加人,在超声波作用下使之分散均匀后,再加入固化剂使之固化制成纳米复合材料。这种方法比加热共混复合法效果好。目前纳米SiO2/环氧、纳米TiO2/环氧,和纳米NaTiO3/环氧等均采用这种方法。
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