纳米高岭土在涂料和阻燃材料方面的应用

纳米高岭土由于颗粒细微，颗粒表面活性大，因此更容易均匀分散在涂料中，使其成为一个稳定均一的体系，从而可以使涂料的吸附性、稳定性（如耐高温性、耐高压性、抗冲击性、抗发花性）、耐脏性、耐褪色性加强。同时由于纳米高岭土大的比表面积使得处于表面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别，能使纳米高岭土涂料具有一些特殊的光学效应。

专家以高岭土/DMSO作为前驱体，采用原位聚合法制得不饱和聚酯树脂/高岭土纳米复合材料，由XRD和TEM照片可以看出，DMSO分子插入高岭土层间时，d001值由0.717nm增大至1.12nm，高岭土在树脂中分散较均匀。高岭土的生产设备从红外光谱图可推断出由于插入高岭土片层间的单体在聚合过程中放热，形成的大分子链尺度可达数百纳米，大大超过了高岭土的层间距，致使高岭土片层可能被剥离而分散在聚合物基体中。

研究表明，该复合材料中加入质量分数为21%的阻燃剂时就能够达到与纯树脂中加入质量分数为35%的阻燃剂同样的热分解速率，并且失重率降低。高岭土磨粉机说明不饱和聚酯树脂/高岭土纳米复合材料能够改变纯树脂的热分解性能。

添加了少量阻燃剂的不饱和聚酯/高岭土纳米复合材料，当含高岭土量达到树脂量的质量分数4%以上时，10s不能点燃，火焰扩展长度不到5mm，燃烧时不滴落，没有浓烟，拉伸强度和弹性模量均有所提高。

原位聚合制备的不饱和聚酯树脂/高岭土纳米复合材料燃烧后，表面有发亮的呈六方形的片层，该片层致密、光滑、平整。经元素分析，主要元素有Al、Si,还有少量的Cl、Sstrong,说明吸附层为高岭土层。由于高岭土表面自由能比有机聚合物低，置于火焰中的聚合物表面温度理想，当温度达到不饱和聚酯树脂的Tg以上时，其纳米复合结构被破坏而释放出高岭土片层并迁移至试样的表面，在燃烧区域形成的炭层中自动排列成含高岭土片层的焦炭保护层，成为良好的绝缘体和传质屏障。此外，材料原始的插层型或剥离型结构在燃烧后已不复存在。从燃烧过程中焦炭层逐渐增厚的现象可以推测，复合材料中处于纳米分散的黏土片层对聚合物的降解炭化起到了催化作用，同时对炭化层也起到固定和增强的作用，形成比聚合物基体中分布密度更大的层状高岭土分布区。这些致密的高岭土片层与炭化后的聚合物基体残留物紧密结合，形成致密坚硬的阻隔层，有效地抑制了聚合物基体热降解生成的挥发性可燃物向燃烧区域的迁移，燃烧产生的热量向未燃烧区域的扩散以及外界氧的进入。

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