塑膠阻燃技術的革命：聚合物無機物奈米複合材料

20世紀80年代末，聚合物/無機物奈米複合材料研究逐漸興起，這為阻燃聚合物材料的研發開闢了新的途徑，被國外有關文獻譽為塑膠阻燃技術的革命。

說起奈米材料，大家並不陌生。奈米是一種長度單位，1nm=0。000000001m，差不多一根頭髮絲直徑的六萬分之一。為了能有個直觀的感受，老臺我忍著痛拔下了一根自己的頭髮做參照。

而奈米材料指的則是本身至少有一維尺度小於100nm的材料。

那麼，剛剛提到的

聚合物/無機物奈米複合材料又是什麼

是一種效果非常好的阻燃劑嗎？阻燃作用機理是什麼？有哪些分類呢？別急，請聽老臺慢慢道來。

聚合物/無機物奈米複合材料

是指以特殊的技術製備的奈米級無機物分散在聚合物基體中形成的複合材料。

由於奈米級材料極大的比表面積而產生的一系列效應，如密度小、機械效能強、與聚合物相容性好，特別是這類材料的耐熱性和阻燃效能，使得它們具有較常規聚合物複合材料無法比擬的優點。

經過30年的發展，關於聚合物/無機物奈米複合材料的研究已經有了較大的突破。下面，老臺圖文並用

帶你瞭解下聚合物/無機物奈米複合材料

✎一、無機奈米粉體化合物

包括奈米金屬氧化物與氫氧化物、POSS化合物等

（PP/疏鬆型奈米氫氧化鎂微囊構想圖）

奈米金屬氫氧化物

包括奈米級氫氧化鎂（MH） 和氫氧化鋁（ATH）。 它們常用於聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），聚醯胺（PA），乙烯-乙烯醇共聚物（EVA）等聚合物材料的阻燃效能研究。

籠形聚倍半矽氧烷（POSS）

即類似於二氧化矽的無機奈米籠形結構體，能被多個位於籠形體頂角上的有機基團包圍。特點：其結構上的有機基團決定著 POSS單體的性質，如結晶性、溶解性、及聚合物基體的相容性 。

✎二、無機奈米層狀化合物

包括層狀雙氫氧化物（LDHs）、層狀矽酸鹽、磷酸鋯（ZrP）等

層狀雙氫氧化物（LDHs）：

主客體結構，主體是帶正電的金屬氫氧化物片層，客體是插層陰離子和水分子。

層狀矽酸鹽：

由一個鋁氧 （鎂氧）八面體夾在兩個矽氧四面體之間靠共用氧原子而形成的層狀結構，長、寬從30nm到幾微米不等，層與層之間靠範德華力結合，並形成層間間隙。

（矽酸鹽天然礦物蒙脫土）

磷酸鋯（ZrP）材料：

一種多功能材料，既有離子交換樹脂一樣的離子交換效能，又有沸石一樣的擇形吸附和催化效能。同時又有較高的熱穩定性和較好的耐酸鹼性。

✎三、奈米管狀化合物

應用最多的主要是碳奈米管（CNTs）

（碳奈米管）

優點：

較高的長徑比，容易在聚合物基體中滲透形成網路，可以同時改善聚合物的阻燃與力學效能。尤其是對於多壁碳奈米管（MWNT）的研究表明，將MWNT用於聚合物基體中形成奈米複合材料後，可以賦予聚合物優良的阻燃效能。當然這可能與其良好的協效作用相關，研究表明只需新增極少量的MWNT即可達到較好的阻燃效果。

✎四、奈米金屬催化劑

研究最多的是鎳催化劑（Ni-Cat）

（鎳催化劑）

鎳催化劑（Ni-Cat）：

一種由帶多孔結構的鎳鋁合金細小晶粒組成的固態異相催化劑，多孔結構，比表面積大，催化活性強。研究表明，新增少量的奈米鎳即能起到良好的阻燃和抑煙效果。

老臺：

最後，我再總結下聚合物/無機物奈米複合材料的優缺點

優點：

1。奈米化合物，通常只作為阻燃協效劑或催化劑使用；

2。主要提升材料的機械效能、熱效能，部分具有一定的抑制煙氣生成、降低燃燒氣體毒性的功能；

3。使用量較少，通常新增0。1%-5%即可取得較好的協效作用。

缺點：

1。需要同其他阻燃劑結合使用，單獨使用很難達到效果；

2。受當前奈米技術限制，聚合物/無機物奈米複合材料綜合成本高，價效比較低。

相信隨著奈米技術的快速發展以及奈米產品的不斷更迭，今後在阻燃行業，奈米材料也會得到更多的應用，聚合物/奈米複合材料的使用也會越來越多，前景將是一片光明！