海泡石是典型的層狀矽酸鹽粘土，含量低，儲量豐富，原料易獲得。 天然海泡石的比表面積大，可達400m2 g，有利於改性劑和聚合物單體進入夾層，提高海泡石與阻燃劑和聚合物基質的相容性。 同時，海泡石具有良好的熱穩定性和一定的機械強度，可作為填充聚合物的填料，提高聚合物的阻燃性和力學效能。 此外，海泡石還可以與膨脹型阻燃劑起到協同阻燃作用，促進碳層的形成，使碳層更加緻密均勻，從而更好地抑制燃燒過程中的氣體溢位和傳熱。
天然海泡石雖然具有許多優良的效能，但與無機粘土等有機高分子材料的相容性較差，直接新增時易結塊，影響材料的阻燃性能。 要解決這個問題，需要對海泡石進行表面改性。
改性海泡石在聚合物中的分散性得到顯著改善，複合材料的阻燃性能和力學效能得到一定程度的改善。 目前，海泡石的改性方法主要有酸鹼改性、表面活性劑改性、矽烷偶聯劑改性、有機質接枝改性、金屬及其化合物改性等。
1.酸鹼改性。
酸鹼改性是海泡石常用的改性方法之一，通常與熱處理同時使用，可作為有機改性的前提條件。 酸鹼改性特性增加了海泡石的比表面積和孔隙率，增加了海泡石表面的離子交換容量和羥基數量。 在阻燃劑領域，通常使用鹽酸、硫酸等強酸和氫氧化鈉等強鹼作為海泡石的改性劑。
Yan等利用鹽酸對海泡石進行改性，研究了鹽酸濃度、酸化溫度和酸化時間的影響，結果表明，當鹽酸濃度為4mol L時，酸化時間為6h，酸化溫度為313在15K時，改性海泡石對硬脂酸的吸附能力最強。 酸處理後，除去海泡石雜質，晶體結構較為完整。 酸改性海泡石複合材料的熱穩定性顯著提高。
謝霞等採用酸鹼復合改性法處理海泡石，通過對比改性前後海泡石的效能，可以看出改性海泡石的比表面積、平均孔徑和孔體積分別有所增加。 69% 和 3476%。改性海泡石的可交換離子含量顯著提高，分散性得到改善。
2.表面活性劑改性。
表面活性劑改性是海泡石的有機改性方法之一。 由於表面活性劑同時具有親水性極性基團和親油性非極性基團，天然海泡石的親水性可以轉化為親油性，從而提高了海泡石與聚合物基體的相容性。 離子表面活性劑可以與海泡石交換，進一步增加海泡石的層間距，有利於海泡石纖維的剝離。 離子改性劑是海泡石表面活性劑改性中最常用的試劑，利用海泡石的層間陽離子交換性，改性劑可以進入海泡石的夾層，擴大層間距，提高粘土的親油性。
Li等人利用十四烷基三甲基溴化銨（TTAB）、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和十八烷基三甲基溴化銨（OTAB）通過離子交換對天然海泡石進行改性。 研究表明，隨著烷基鏈長度的增加，海泡石的比表面積從2978 m2 g 增加到 6986m2 g，總孔容為0840 cm3 g 增加到 3080cm3/g。改性海泡石由親水性變為親油性，提高了改性海泡石與聚合物基體的相容性，從而提高了海泡石的阻燃性能。
新型表面活性劑的研究可以增加海泡石改性的應用範圍。 Verge等以可再生腰果殼油為原料，合成了一種新型氨基表面活性劑PKH+，並以改性海泡石為改性劑。 結果表明，雙酚縮水甘油醚（DGEBA）單元可以很好地接枝到改性海泡石上，有效提高了DGEBA與海泡石的相容性。
通過優化海泡石的改性工藝，可以降低成本，促進海泡石在阻燃劑領域的產業化。 莊等人提出了海泡石一步提純和有機改性的方法，節約了資源的使用，減少了汙染的排放。 有機表面活性劑同時用作改性劑和絮凝劑，它們不改變海泡石的晶體結構，有機改性劑的有效包覆提高了有機海泡石的親油性。
3.矽烷偶聯劑的改性。
在用矽烷偶聯劑改性海泡石的過程中，首先將甲氧基或乙氧基水解形成羥基，羥基與海泡石表面的羥基發生縮合反應，反應基團接枝在海泡石表面，反應基團與聚合物基體反應形成化學鍵。 與氫鍵和范德華力的鍵合相比，海泡石複合材料與偶聯劑的介面鍵合更緊密，海泡石在有機高分子材料中的分散性和兩者的相容性更好，因此矽烷偶聯劑可以提高海泡石的阻燃性能。
Ahmed等人使用乙烯基三乙氧基矽烷（VTES）對海泡石進行矽烷化。 研究表明，未改性的海泡石樣品的抗拉強度（82MPa），乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）複合材料的拉伸強度明顯提高，其值為141MPa，同時改性海泡石填料在EVA中具有較好的分散性。
此外，由於矽烷偶聯劑改性引入新基團，海泡石被賦予了新的效能，如更好的抗衝擊性、阻燃性、耐腐蝕性和自潔性等，海泡石阻燃材料在特殊環境中的應用更加廣泛。 Chen等人使用氟化聚矽氧烷（FPOS）改性的海泡石和環氧樹脂（EP）製備了一種自清潔性超疏水（疏水疏油）塗層。 該塗層對水、普通液體和油具有良好的排斥性，以及良好的抗衝擊性和耐腐蝕性。
在不同的條件下，矽烷改性的效果是不同的。 Mazloom等人研究了海泡石矽烷改性的過程。 以甲基丙氧基丙基三甲氧基矽烷（-MPS）為偶聯劑，分別在酸性乙醇和鹼性環己烷水溶液條件下對奈米顆粒進行改性。 結果表明，鹼性條件下矽烷化改性的接枝速率約為酸性條件下的2倍，這是由於鹼性條件下矽烷偶聯劑垂直於表面排列所致在酸性條件下，矽烷偶聯劑由於氫鍵而平行於表面。
4.有機質的接枝改性。
有機物的接枝改性通常以矽烷偶聯劑的改性為基礎進行。 矽烷偶聯劑對海泡石表面接枝活性官能團進行改性，然後通過化學反應將阻燃分子接枝在海泡石上，制得阻燃功能化海泡石。 與物理混合相比，通過接枝與海泡石連線的阻燃分子具有更高的分散性，可以充分發揮海泡石與阻燃劑的協同作用。
江等將9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）與海泡石接枝，得到復合Sep-DOPO，並將Sep-Dopo作為阻燃劑引入聚乳酸（PLA）中，阻燃性能實驗表明，當Sep-DOPO為10%時，PLA的極限氧指數（LOI）值從202% 至 315%，UL94測試達到V-0級，峰值熱釋放率（PHRR）降低407%。
Zhang等人利用季戊四醇二膦酸二氯六亞甲基二胺（PSPHD）接枝改性海泡石得到阻燃改性海泡石奈米纖維（PSPHD-SEP），再與低密度聚乙烯（LDPE）結合得到奈米複合材料。 結果表明，接枝改性可以改善聚酯纖維的多步熱降解過程，提高複合材料的熱穩定性。 與純LDPE相比，新增5%psphd-sep的樣品在80和25時的拉伸強度分別提高了58%和95%。
5.金屬及其化合物的改性。
金屬及其化合物改性的海泡石是阻燃劑領域發展較慢的改性方法。 MG、AL、FE、CU、MO等金屬元素的化合物常用作阻燃劑或抑煙劑，利用這些金屬及其化合物對海泡石表面進行改性，可使海泡石具有阻燃和抑煙效能。 其中，最常用的方法是沉澱法，將可溶性金屬鹽溶液和沉澱劑加入海泡石分散體系中，將沉澱物沉積在海泡石纖維表面，得到金屬及其化合物改性的海泡石。
Palacios等以海泡石為載體，採用簡單的一鍋法非均相沉澱法製備了無定形奈米酸性磷酸鋁，並將製備的海泡石-磷酸鋁組分新增到環氧樹脂中，可以提高複合材料的力學效能和阻燃性能。
李彥採用沉澱法製備了鉬酸銅改性的海泡石，並用作EVA的阻燃劑。 結果表明，當改性海泡石與膨脹石墨（EG）以1：9的質量比復合時，LOI可達369%，抑煙效能好。
張海軍採用水熱輔助共沉澱法製備了由海泡石奈米纖維表面Ni-Fe層狀雙金屬氫氧化物（LDH）組成的一維多功能阻燃劑A-Sep LDH（A-SEP），發現A-Sep LDH對環氧樹脂（EP）和植酸三聚氰胺鹽（PAMA）的阻燃性能和力學效能均有較大改善。
綜上所述，酸鹼改性、表面活性劑改性、矽烷偶聯劑改性、有機質接枝改性和金屬及其復合改性都是為了提高海泡石的分散性或功能化。 選擇合適的改性方法可以為復合阻燃材料的研究提供理論依據，復合改性和新型改性方法的研究將是未來的主要研究方向。
材料**：張濤、劉勇、石世良等 海泡石複合材料阻燃性能研究進展[J].塑料，2023,52（01）：139-145+174“，由【粉體科技網】編輯整理，**轉載請註明出處！