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纳米蒙脱土应用简述

DN系列纳米蒙脱土应用于改性工程塑料领域综述

聚合物/蒙脱土纳米复合材料是当今众多无机纳米粒子改性复合材料中最有潜力的一类纳米复合材料。由于蒙脱石具有独特的层状一维纳米结构特性,形态特性,层间具有可设计的反应性,超大的比表面积(750m2/g)和高达200以上的径/厚比。这种纳米结构和形态特性不同于其他二维、三维无机纳米粒子,从而赋予聚合物/蒙脱石复合材料以一些优异的机械性能,热性能,功能性能和其他的物理性能。已有的实践结果表明聚合物/蒙脱石纳米复合材料,机械性能明显提高,例如拉伸强度,弯曲强度提高20-50%,模量提高1-2倍;摩擦系数,耐磨性提高1倍。热变形温度,结晶聚合物(如PA)提高80-90℃,非结晶聚合物提高10-30℃;热膨胀系数减少约40%,材料的吸湿速度降低50%,尺寸稳定性提高提高2-5倍;水蒸气、O2、CO2紫外光透过率降低到1/2至1/5;热释放速度明显延缓,阻燃性显著提高,熔融流动性增加,成型收缩率降低,加工性能改善;复合材料的比重与单一聚合物相近,比常规无机填料改性的聚合物比重降低20-30%。材料的透光性也有不同程度的提高。因此聚合物/蒙脱石纳米复合材料成为新一代高阻隔性包装材料,高强度轻量化工程材料,高阻燃绝缘电器材料和抗疲劳高性能弹性体材料。 

 聚合物/蒙脱石纳米复合材料性能改善的程度,决定于层状蒙脱石在聚合物连续相中纳米级尺寸剥离,分散状态,只有层状蒙脱石晶片在聚合物中充分剥离,均匀分散,才能获得高性能的复合材料。
  蒙脱石在聚合物中的剥离状态,直接决定于所用蒙脱石的品质和剥离,分散复合处理方法,两者缺一不可。
  剥离分散复合处理,在原位聚合改性中,包括蒙脱石在单体中的分散,聚合条件的优化;在熔融挤出改性中,包括熔融挤出条件优化,相容剂、桥联剂的选择和挤出机结构优化。因此,提供一种高品质聚合物级蒙皂石粘土和选用有效的剥离分散蒙皂石粘土的复合改性方法,是获得高性能复合材料的两个根本环节。
  

DN系列聚合物级纳米蒙脱石选用白色,电荷密度适中的蒙脱石矿物,经多级提纯、剥片,制得高纯度大径厚比蒙脱石,选用多种扩层剂充分有机化改性,以适应不同极性,不同结构的聚合物改性。例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、环氧树脂等热塑性、热固性聚合物和丁腈胶、三元乙丙胶等弹性体聚合物材料改性。

X射线衍射特征:

产品牌号

BestClay-DN1

BestClay-DN4

BestClay2.44P

X-ray d001nm

3.1

3.5

4.1

层状硅酸盐纳米复合材料具有优异的阻隔性能,层状硅酸盐纳米复合材料,既可以实现对水和有机溶剂的阻隔,又可以很好地阻隔空气中的氧气、二氧化碳等气态物质。近年来的研究表明层状纳米硅酸盐大的长径比和层状硅酸盐剥离为层状薄片,特别是硅酸盐的剥离是阻止液体和气体向复合材料内部渗透的关键因素具有不同透气参数的聚酰胺/蒙脱土纳米复合材料,发现蒙脱土均匀分散在聚酰胺基体中并沿着膜的表面平行排列,这种特殊的结构使得复合材料显示出非常卓越的气密性能;当蒙脱土的填充量仅2%时,复合材料的透气性就比不同的聚酰胺的透气性降低了50%;当蒙脱土的填充量4 % 时使聚丙烯的透气性降低了一半;研究表明当当填充量为3%时,聚甲基丙烯酸甲酯/粘土纳米复合材料的H2O蒸气和O2 透过率分别比纯甲基丙烯酸甲酯下降了57% 28%。

气体阻隔机理:

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\改性方法:熔融挤出原位聚合,双螺杆挤出改性

 

 

纳米尼龙6为例说明

纳米尼龙6复合材料与纯尼龙6相此,具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性,高尺寸稳定性、阻隔性能好,较尼龙6性能有很大提升,并具有良好的加工性能;与普通的玻纤增强和矿物增强尼龙6相比,在相对密度低、耐磨性好、相同无机物含量的条件下综合性能明显优于前者。由于尼龙6纳米塑料具有优异的性能及较高的性能价格比,其应用领域非常广泛

纳米尼龙6与传统尼龙6的比较尼龙6纳米复合材料是由刚性层状硅酸盐以纳米级状态分散在尼龙6机体中的纳米复合材料;具有高刚性、高模量、高耐热性、高效阻燃抑烟性、高阻透性、表面光洁性和良好的加工流动性。与普通尼龙6相比,具有如下优点:

1.比普通尼龙6具有更高的拉伸模量和阻氧性能。 

2. 在相同的相对湿度下纳米尼龙的氧透过率只有普通尼龙6的一半。   

3. 可减少尼龙薄膜的厚度。   

4. 降低各种味觉剂的传输。   

5. 提高保鲜效果。 

6. 具有比普通尼龙6更高的热变形温度。  

7. 可在高速情况下印刷或热封。 

 8. 可替代BOPA复合膜、热填料包装和蒸煮袋。 提高结晶速率,缩短成型周期。

 

 

 

 

9728太阳集团首页性材料有限公司检测数据

纳米尼龙6复合材料与纯尼龙6性能比较

项目

纯尼龙6

纳米尼龙6

密度(g/m3)

1.14

1.15

熔点(℃)

225

225

有机蒙脱土含量(%

0

3.0

拉升强度(M Pa

68

82

弯曲强度(M Pa

108

161.7

弯曲模量(M Pa)

2400

4509

缺口冲击强度(KJ/m2)

6.2

6.2

热变形温度(℃,1.82MPa

65

135.8

吸水率(%24h

1.9

1.0

 

 

纳米尼龙6研发状况

纳米尼龙6是采用插层共聚新技术将层状硅酸盐以纳米尺度均匀地分散于尼龙6中,从而大幅度地提高了.尼龙6的耐热性(HDT)及力学性能,耐湿热及阻隔性,是新一代高性能尼龙6工程塑料和包装材料工业化生产纳米复合材料的关键是有机蒙脱土,经过十几年的发展,有机蒙脱土,特别是用于生产纳米尼龙6的蒙脱土已相当成熟,它可以如同其它添加剂一样在生产尼龙6的过程加入。现有采用连续法生产尼龙6的装置经过简单改造,可以很容易的生产出性能优异的纳米尼龙6产品,国外很多大公司使用专业公司生产的有机蒙脱土,都已生产出各自的纳米尼龙6产品,国内也已在千吨装置上生产出合格的产品。因此从目前的情况看,工业化生产纳米尼龙6已不再是一个具有技术含量的工作,这是由于有机蒙脱土的加工技术经过这十几年的发展,已经能够满足工业化的应用水平。纳米尼龙6的价格应该也不是问题,视蒙脱土的添加量不同,价格大约要比普通尼龙6增加10-20%,由于纳米尼龙6的性能与普通尼龙6相比有较大的提高,在达到相同强度或相同阻隔率的情况,使用纳米尼龙6可能只需要原有材料的三分之二,在这种情况下对于用户来说价格并未提高。

尼洛纳米复合材料公司,其以独特纳米改性技术开发出的全新复合材料纳米尼龙,具有耐热、阻气、防穿透等特性。该产品具有随着制品差异化使高分子耐燃性、刚性提升的优点,此外因为具有层状结构,而拥有显著的阻气效果,可作为阻气包装材料。同时,产品还有阻燃效果,可多次回收再利用,物性不会下降。且这一产品的生产采用连续式聚合反应工艺,制造成本比批式聚合反应低30%以上,因此与一般尼龙添加传统填充物混炼比较,尼洛的这一新产品明显具有竞争力。

国内湖南汇中新材料有限公司已投资新建一条年产7万吨纳米蒙脱土原位聚合改性生产线,专门生产牌号为N600纳米蒙脱土改性PA6

 

纳米尼龙6的应用

为了进一步推动纳米尼龙6的应用,美国Nanocor公司最近推出一种有机蒙脱土含量为30%的尼龙母粒,该产品可以与PA6PA66混合,将蒙脱土的含量稀释到1-5%,它也可以与其它树脂混合,如ABSPP等,做出含有蒙脱土的塑料合金材料。  

9728太阳集团首页新材料有限公司,利用公司属下膨润土综合利用研究所,联合上海交通大学、浙江大学、山东科技大学等在工程塑料、橡胶等应用领域方面专家,针对各种改性工程塑料开发出DN系列纳米蒙脱土,DN系列所选用的膨润土纯度可达99%以上,经不同插层剂改性后,有机物可达30%以上,蒙脱土含量达60%以上。产品性能媲美Nanocor公司Nanomer系列,同时具有明显的性价比。

车用塑料方面将是纳米尼龙大有作为的领域,一般说添加5%蒙脱土的纳米尼龙6,相当于添加10-15%玻纤的增强尼龙,添加5%蒙脱土的纳米尼龙加入15%的玻纤后,其性能与添加30-40%玻纤的增加尼龙相当,但前者在加工性能、重量、外观等方面具有非常大的优势。所以纳米尼龙产品可替代现的尼龙产品,用于汽车的引擎盖、摇杆盖、冷却加热装置和油箱。

 

 

 

 

1.在汽车中的应用

在汽车发动机周边部件上的应用,发动机周边部件主要是发热和振动部件,目前大大多数采用玻纤增强尼龙。玻纤改性后的尼龙性能虽然在强度、制品精度、尺寸稳定性等方面均有所提高,但也存在较大缺陷,如材料重量增加、加工性能差、制品表面不美观等。纳米尼龙6则可有效解决上述问题。它与玻纤尼龙相比,在达到同等力学性能的前提下,其重量、体积、外观以及加工性等方面,均比普通尼龙和玻纤尼龙有大幅提高。另外,纳米尼龙6的吸水率、尺寸稳定性、耐老化等方面也有出色表现。

此外,车用空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、导流板、车内装饰、储水器材盖、线卡、各种车内电气接插件等,也可采用纳米尼龙,它能够在减轻重量、缩小体积的条件,达到相同的强度。另外,在铁路方面,铁轨绝缘垫板、轨撑、弧形板座、挡板座等许多非金属部件都可以纳米尼龙6制作。

 

 

 

2.在电子电气领域的应用

纳米尼龙可用于生产变压器骨架、接线座、固定夹、开关、保险盒、端子、导线夹、各种电动工具外壳、内部构件等电气部件,机械工业中的许多大型部件,如轴套、底板、大型车床挡板、大口径管道连接件是也可用纳米尼龙6。纳米尼龙可以完全满足该领域对材料的强度、 阻燃性、电绝缘性、耐漏电、起痕及外观等性能的要求,而且加工性能好,价格适中,所以在电子电气领域中。

 

 

 

 

 

3在薄膜领域的应用

纳米尼龙薄膜除了保持了尼龙膜耐油、耐高温、耐蒸煮,抗刺穿性能强等优点外,在薄膜的气体阻透性(包括氧气、二氧化碳以及水蒸气等)、透明性、强度、结晶速度等方面,均比普通尼龙薄膜有很大改善。且其成膜性能远优于普通尼龙,非常适合各种肉制品、海产品和乳制品的冷冻包装,能够大幅提高这些制品的保质期。

4.在阻燃方面的应用

蒙脱土做为一种无机材料,它本身在高温下不会分解,自身也具有抑烟作用,加入到树脂材料中后,也很好保持了这些特性。 纳米尼龙属于难燃材料,引燃时间较长,如引燃时大约需要30秒左右。大家知道,纯尼龙在燃烧时会产生大量的烟雾,即使加入常规的阻燃剂也会有烟雾产生,而纳米尼龙6在燃烧过程中几乎不会有烟雾产生。纯尼龙6在燃烧时熔滴十分严重,是一种典型的熔滴燃烧,加入常规阻燃剂也难以解决燃烧过程中的熔滴问题,纳米尼龙6本身在燃烧过程则无熔滴现象如添加5%纳米膨润土的尼龙6/膨润土热释放速率(HRR)比纯尼龙6降低63%。有机纳米蒙脱土在聚合物中达到纳米级分散后,复合材料的热释放速率明显降低,并有效改善聚合物的融滴现象,替代和部分替代卤素等有机阻燃剂,降低材料燃烧烟密度,是一种新颖的环保型阻燃材

 

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