层状硅酸盐矿物材料是指滑石.docVIP

层状硅酸盐矿物材料是指滑石、云母、 叶蜡石、高岭土、膨润土（蒙脱土）、蛭石、蛇纹石等黏土类矿物。这类矿物的特性是具备“天然”的纳米结构，这也是当今复合材料领域的一个热点领域。尤其是 纳米蒙脱土的出现，更加使纳米黏土的制备有了突飞猛进的发展。这一方面，日本走在的世界前列，1987年丰田公司中央研究所的研究小组报道了PLS型尼龙 6/硅酸盐纳米复合材料，紧接着他们又制备出了聚酰亚胺/蒙脱土的复合材料，这极大地吸引了材料科学家的关注。?而后，世界众多科研单位都对蒙脱土基的纳 米层状硅酸盐矿物投入了众多的精力，也取得了一定的成果。诸如南方黏土公司、 Nanocor以及国内的丰虹是当前蒙脱土的主要生产商；而改性大厂也推出的众多的纳米层状硅酸盐矿物/聚合物复合材料。2005年下半 年，Nanocor公司有了全新战略合作伙伴：台湾尼洛奈米复合材料有限公司，该公司的特别之处在于：它是世界上第一家专门为生产蒙脱土/纳米尼龙6立的 公司。其产品相对于传统的尼龙产品具有如下特点：?表1?纳米尼龙的性能及应用领域?纳米尼龙6相对于普通尼龙6的性能?工程的应用?热变形温度：可达 150度?耐热零组件?刚性上升：50～100%?较挺、较薄产品?吸湿性降低：40%?高尺寸稳定性组件?热膨胀系数降低：50%?高尺寸稳定性组 件?阻气性提高：4倍?高阻气性包装、容器?耐化性，耐磨，阻燃性提升，结晶速率提升?阻燃性电子零 部件?结晶速率提升?增加射出成型产品产能?功能性添加量：比玻纤增强轻9%，比其他矿物材料填充的轻16%?轻量化运输零部件?但是在国内，蒙脱土为代 表的纳米层状硅酸盐的市场推广并不尽如人意。这里面包含着众多的原因，究其主要原因在于改性厂家不掌握纳米层状硅酸盐的制备技术，担心市场推广后，生产的 纳米复合材料可能替代现有的产品品种，推广过程是替他人做嫁衣。因此纳米蒙脱土的推广目前依靠生产商和经销商，如丰虹、北京怡 蔚（Nanocor公司中国代理）等企业进行推广。?综合目前的应用来看，尼龙和电缆行业是纳米蒙脱土，仅有的两个相对有竞争力的领域。以下本文将探究纳 米层状硅酸盐，能够为无卤阻燃电缆料提供的性能。?纳米层状硅酸盐矿物可以为无卤阻燃电线电缆提供的性能?当然要阐明的是，当前的层状硅酸盐能够做成纳米 材料的并不多，当前也仅有纳米蒙脱土有了一定的市场，其他领域还处于开发初期。?那么在电缆行业这个市场，尤其是无卤阻燃电缆行 业可以接受要比氢氧化镁（MDH）、氢氧化铝（ATH）等昂贵的多的纳米蒙脱土（MMT），必然有着其深刻的原因。?无卤阻燃电缆行业使用纳米蒙脱土 （MMT）的原因主要有如下目的：?MMT的出现从某种意义，是解决低烟无卤阻燃电缆料的阻燃、加工、力学性能难以平衡的问题的一个解决途径。?它借以消 除滴落和促进稳定炭层的形成而提高产品的UL等级。Sud-Chemie的纳米粘土Nanofil?SE?3000已经在EVA/PE共混物中得到了商业 化使用， 以提供电线电缆涂层的无卤阻燃性。添加量为3%-5%时，材料的阻燃性能已经很好，ATH和氢氧化镁的用量可以从65%下降到52%。同时制品的力学性能 的和表面性能得以提高，挤出速率提升。?图1:?法国Nexans公司的含有MMT的电缆护套?图2:?MMT以消除滴落和促进稳定炭层的形成而提高产品 的UL等级。Sud-Chemie的纳米MMT填充的聚烯烃电缆护套，右面的不滴落，左面未填充纳米MMT的试样滴落?但是作为工业化的电缆料，抗张强 度、延伸率、低温曲挠或冷弯、硬度及阻燃性都是必需的物理指标，对于溴化物阻燃的聚合物，这些性能的保证并不是关键，但对于无卤阻燃电缆料物，虽然化学性 能、烟密度、熔滴问题都具有足够的优越性，但这些物理性能则每一项指标都有可能成为产品推向市场的门槛而难以跨越。?表2??无卤阻燃电缆料的性能要 求?尽管纳米层状硅酸盐可以使用热释放速率（HRR） 数值由于纳米效应而降低50%以上，的阻燃效果相当有限，远不能满足现代实用意义上的阻燃性能指标，如氧指数（LOT）等。因此，纳米层状硅酸盐与阻燃剂 使用是其应用于无卤阻燃电缆的基本方向。?在无卤阻燃电缆料领域，诸如滑石粉、云母、高岭土等其他层状硅酸盐的应用收到的很大的限制，关键在于，普通的层 状硅酸盐在无卤电缆的高填充的体系下，将无法起到对体系有利的作用。大颗粒会让原本就因为高填充而导致大幅度降低的力学性能而雪上加霜。?但是，这并不代 表在这个领域，就只有MMT可以一搏，而其他的层状硅酸盐即使因为具备和MMT非常类似甚至同属一族的矿物也没机会。?能否应用与无卤阻燃电缆领域，关键 取决于两个因素：?这两个关键因素从内在本质而言，其实属于一个。粒度不细有两个弊端，一则不会改善无卤阻燃体系的力学性能，二则无法起到相应的阻燃作 用。比如普通的滑石粉