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阻燃与共混聚合物纳米复合材料

8阻燃与共混聚合物纳米复合材料

8.1介绍

在过去十年里，作为在应用中被证明和在文献中被大量报道的，纳米粘土作为添加剂在提高强度和聚合物阻燃表现中被广泛应用。

尽管在像控制氧化燃烧时间现象等一些方面仍然不太明确，纳米粘土反应的机理现在已经被较好的理解。

在纳米复合材料聚合物燃烧时，表面层在纯聚合物上方形成，因为少量的热量被转移到没有分解的材料中，它作为质量和热量的保护物，减缓了质量输送分解的气体到表面层。

而且，在纳米粒子表现中，在表面层的表面温度增加的远超过所谓的聚合物氧化浓度，这就导致了表面再辐射丢失，因此，减少的热量转化为固体。

表面层的形成通过锥形量热仪已经被大量研究所观察，通过对相当的薄样品观察，相对于纯聚合物的热量释放速率（PHRR）它有一个很明显的下降。

Zhang,Delichatsios,和Bourbigot也研究了表面层数字上的影响，发现在表面层界面的热量转移的减少，纯聚合物与大量经过退化分解的保留在表面上的纳米微粒正好成相反比例（如果纳米颗粒的密度少于10%）。

近年来，纳米粘土已经被用于共混聚合物中。

聚合物共混相比那些单一的实现性能的组分更具优势，是一种有用并且实际的技术。

共混聚合物一个显著的优点是，作为设计与合成全新的单体和聚合物，它减少实验和发展开支。

共混聚合物经常提供新聚合物结构不宜获得的侧面结合的性能。

这些优势能增加实验趣味性，并且也能找到共混聚合物综合的评论。

概括来说共混聚合物可以分为三类：

易混合的，部分易混合的，和不能混合的混合物。

一个基于混合物类型的基础的详细的分类被展现：

弹性混合物，工程共混聚合物，包含透明聚合物的混合物，冲击性改进的混合物，液相透明共混聚合物等等。

共混聚合物现在已被广泛的应用，包括自动化工业、计算机和其它商业机器外壳、电子部件、电器用具、消耗产品、建筑和工业应用。

大多数应用要求共混聚合物有良好的火性能，但是不幸的是，因为自然界的聚合物（低可燃性，高热量燃烧性，和熔化趋势），所以对大多数共混聚合物并不是这种情况，。

因此，传统的阻燃剂（主要是氧化物），最近，在被要求有良好的烟气层温度的应用中纳米粘土被添加到共混聚合物体系。

尽管在纯聚合物纳米粘土阻燃影响上有大量的研究，但是却只有相当少的关于对引导共混聚合物体系研究。

在表格8.1中，共混聚合物和测试整理如下。

从这张表格中，非常明确的可以知道大多数都致力于共混聚合物纳米复合材料的形态学和热稳定性的研究；很少有研究实际上注意它们的阻燃性。

尽管如此，这些研究已经得出结论：

往共混聚合物里添加纳米粘土在：

（a）机械性能，（b）增容作用，（c）粘度，（d）热稳定性，（e）阻燃性等方面有显著进展。

在这篇文章中，我们通过基于作者的经验和文献陈述了一篇关于纳米粘土延缓剂在共混聚合物中应用的摘要。

因为这项工作的主要目的是纳米粘土在共混聚合物中阻燃影响的研究，所以我们主要从：

（a）纳米粘土的散布，（b）流变学，（c）热稳定性，（d）阻燃性（氧化、火势范围、毒性）几个方面来研究影响共混聚合物阻燃性能的表现，纳米粘土对机械性能与增容作用的影响在文献中很容易的被发现并列在表8.1中。

一个关于纳米微粒在共混聚合物中参与的机械性能也在其中。

这篇文章按下列方式进行组织。

首先，我们采用相同的技术对在共混聚合物中离散的纳米粘土进行表征。

离散的水平已经被展现对聚合物有一个基础的阻燃影响——纳米复合材料粘土作为一个片状脱落和夹层的聚合物—粘土体系似乎享受这种减少阻燃性。

第二，纳米粘土在共混聚合物的粘性的影响也被讨论。

在氧化燃烧时随着浓缩相温度的增加，大多数聚合物在它们自身重量下能够有效在较低的粘度下流动。

这是超级不受欢迎的，尤其是当最后的产品在垂直方向上应用的时候，因为融化物会滴下，就有形成火灾的潜在可能，这样会增加火势范围。

热稳定性结果将在接下来提到，紧随其后的是锥形量热仪。

纳米粘土在溶解渐混纯纳米粘土（NC）和乙烯-醋酸乙烯共聚物/低密度聚乙烯/纯纳米粘土（EVA/LDPE/NC）的影响表现在图8.1X射线衍射图形上。

这是经过Zhang以及其他人允许后作出修改的。

EVA/LDPE纳米复合材料的燃烧速率在之前通过对纯纳米复合材料聚合物研究的成熟方法进行了验证。

最后，从文献的关建中发现纳米粘土和其他的阻燃剂的协同影响的可能性被展现。

8.2形态学表征

8.2.1散布表征

正如表8.1所展现的，这些技术通常应用于聚合物—粘土体系【像XRD、SEM（扫描电镜）、TEM（横向电磁场）也被应用于纳米复合材料共混聚合物】。

虽然有效，但是由于在离散水平确定的困难性（比如剥落物和插入），SEM、TEM的结果是定性的。

相比较而言，XRD在纳米粘土的离散中提供更多的定性数据。

在这一部分，将只展示XRD测试的结果，有兴趣的读者可以从表8.1中SEM和TEM相关的文献中查找这些东西。

XRD包括解释有一段固定波长的样品的X-射线，基于反射辐射所记录的强度，计算出粘土片晶的距离。

研究表明，与纯纳米粘土相比较纳米复合材料共混聚合物有一个散射角的减少，大约2θ（和粘土片晶有相反的比例）。

图8.1展示了一个关于乙烯基醋酸盐/低密度聚乙烯（EVA/LDPE）通过有机蒙脱土（OMMT,5wt%）改良的混合物的XRD的分析例子，测试通过用CuKα辐射（λ=154,062˚A）在连续模式（step0.02º，1秒获得时间）下进行菲利普斯X伯特衍射得到。

纯纳米粘土集中在3.0º2θ显现了一个衍射标记，反映出夹层平均距离是29.4˚A，这对有机蒙脱土是非常有价值的。

EVA/LDPE的组成—基础的材料完整的在表8.2中列出，它们也在这篇文章中广泛使用。

EVA/LDPE混合物通过有机粘土（OMMT）和两种阻燃剂（氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MH））改良而成。

对于EVA/LDPE/纳米粘土，对应的标志转变成2.3◦2θ，代表着平均夹层距离是38.4˚A（与纯OMMT相比较来说增加了9˚A），表明了在纳米粘土偏激聚合物链的可能性。

这个发现正如图8.2所列出的一样通过EVA/LDPE/NC的SEM显微照片提供支持，在聚合物模型中没有检测到大的类晶团聚体，表明黏土的离散是亚微米级别的。

Acharya和Gcwabaza等其他人通过XRD分别研究了纳米粘土装填到引导纳米复合材料共混聚合物对一个乙烯丙烯二烯三元共聚物（EPDM）（三元乙稀橡胶）/EVA和一个聚丙烯/聚酯（丁烯琥珀酸盐）（（PP/PBS）混合物形态学上的影响。

两个研究都表明由于随着纳米粘土填入量的增加纳米粘土强度衍射峰的增长，但是（2θ）位置的峰似乎并没有随着纳米粘土的增加而有所影响。

8.2.2粘度

为了增加共混聚合物的粘度，添加剂（像传统的阻燃剂（主要是氧化物）和最近用的纳米粘土）被加入到共混聚合物体系。

像报道中那样，现在的作者最近进行EVA/LDPE纳米复合材料动力学流变学的测量。

图8.3（a）和（b）分别比较了EVA/LDPE混合物和没有纳米粘土作为温度和频率的功能的复杂粘度。

通过一个RDAII型动力学分析流变计电流计测量在1mm-厚的样品得出结果。

在恒定温度（140◦C）和拉力振幅从0.1-100rad/s进行频率扫描测试。

对温度扫描测试，样品在氮气环境下及稳定的流动下（10rad/s）和拉力振幅（10%）从300加热到500ºC（15◦C/min）。

两项实验中，纯混合物中添加5wt%的纳米粘土对粘性的增大是意义重大的。

对于图8.3（a）中的流率扫描实验中，与纯混合物在−0.35相比，EVA/LDPE/纳米粘土在−0.54表现出了绝对的组分力切变稀释，表明聚合物粘土和粘土相互作用的重要性，并且因此表明插入纳米复合材料体系也被XRD分析所支持，与纯混合物相比聚丁烯/纳米粘土在直径间距有一个9˚A的转变。

在图8.3（b）的温度扫描实验中表明纯混合物的粘度在400ºc左右增加到峰值，这很有可能是因为脱乙酰作用和轻泡沫与EVA聚合物的局部交叉连接有关。

这个峰保留在EVA/LDPE/纳米粘土中，但是它的量级增长是显著的，这表明没有融化滴落并且因此在纳米粘土表现中减小阻燃性。

图8.3的结果与其他实验者的结果相一致，它也研究了纳米粘土对共混聚合物在粘度上的影响。

Lee和其他人在一个聚甲基丙烯酸甲基（PMMA）/聚酯（苯乙烯丙烯腈）（poly（styrene-co-acrylonitrile））中用三种纳米粘土，自然的（CloisiteNa+）和两个有机改良的甲基戊基三羰基锰（MMTs（Cloisite25AandCloisite15A）），在聚甲基丙烯酸甲基/聚（苯乙烯丙烯腈）（PMMA/SAN）混合物中发现有机改良蒙脱土（OMMTs）能显著增加粘度，然而最初的MMT几乎没什么影响。

同样的，在文献中，尼龙6/高密度聚乙烯（PA6/HDPE）混合物和OMMT一起尤其是在低流率范围内能增加其粘度。

纳米粘土（C20A）在PP/PBS混合物中的粘度也被测试，随着纳米粘土的导入能观察到粘度的剧增。

这个结果也表明存在一个有争议的加入（这个实验中是1%）是因为在高C20A加入后网状物或凝胶状结构的形成使得它对应于由液相转为固相。

8.3热重分析

尽管像示差扫描量热法和示差热分析等技术都被应用到共混聚合物中，但是热重分析（TGA）是应用最广泛的热分析技术。

在这一部分，由于（初始降解温度、降解速率和一些活跃的参量）的结果在材料对火灾阻燃性的代表性，我们将仅限于对TGA的讨论。

图8.4表明了纯EVA/LDPE混合物和EVA/LDPE纳米复合材料在空气和氮气环境下的热重损失（%）和降解速率（%/◦C）。

在氮气环境下，EVA/LDPE和EVA/LDPE纳米复合材料的剖面图是相似的，都表现出了两步降解。

第一步，发生在300到400◦C之间，就像是和乙酸损失对应的一样，然而第二步包括了通过进一步的原子团分离导致主干的热降解。

纳米粘土的存在加速了EVA的脱乙酰作用，这和Zanetti等人的结果是一致的。

第二步重量损失也受纳米粘土存在的影响，与EVA/LDPE相比，EVA/LDPE/NC第二步的重量损失开始较早些，这可能与通过纳米粘土诱导了聚合物起催化作用有关，这个结果也与文献中对PE和PP测试结果一致。

热氧化降解由于氧气的存在提升了额外的降解方法而变得更加复杂。

像图8.4所表示的一样，EVA/LDPE和EVA/LDPE/NC的降解主要包括三步分解。

在氮气中主要重量降解的两步仍保留在热氧化环境中。

但是，在实验的最后有一个额外的步骤，就是在反应步骤中氧化时有一个含碳残渣的形成。

纳米粘土的存在看起来能通过表面层的形成作为不降解材料质量和热障碍促进纯混合物的热氧化稳定性，从而导致了整体的质量损失减缓。

尽管纳米粘土的增加使最大质量损失速率是减少的，但是当它发生时温度是没有影响的。

带有纳米粘土的共混聚合物热稳定性在热氧化环境中的增长也被其他作者所报道过。

比如说，Yu和Gcwabaza等人测试了纳米粘土（OMMT）加入到聚左旋乳酸/聚乙内酯/PP/PBS（PLLA/PCL/PP/PBS）混合物的TGA结果影响。

这个结果分别在图8.5和8.6中展现。

两个图都表明随着加入少量的OMMT，在共混聚合物中热稳定性有一个显著的增长。

从图8.5和8.6中也能看到一个最佳粘土加入量的存在，超过它热稳定性没有进一步的改进，在某些案例中，甚至还能观测到它减少。

这是因为几何学约束条件限制了大量的高纵横比硅酸盐层的薄片脱层。

此外，在图8.6中PP/PBS混合物中随着高纳米粘土（大约3%）的加入，纳米复合材料共混聚合物表现出两步降解，堆层和插层在混合物模型中是分散的。

第一步可能是由于分散链，带有一些氧化性，第二步是因为氧化反应。

8.4锥形量热仪

阻燃性测试包括（a）UL94，（b）极限氧指数（LOI），和（c）锥形量热仪测试。

LOI是用来获得维持燃烧的极限氧浓度，相反UL94研究了燃烧从一个小火苗到随后火势远离的火灾范围。

尽管LOI和UL94提供了一个在特定结构中材料作为氧化和燃烧表现的确定的信息，但是它们对于材料在火灾中的决定性表现是很少有用的，在其它方面（如火焰热量传递和有毒气体产生）也被考虑过。

相比之下，锥形量热仪测试（ISO-5660）作为火灾测试方法是最为广泛应用的，提供了可以在大范围实验中相互关联的结果。

在这一部分，锥形量热仪测试的结果按照纳米粘土在（a）点燃时间（TTI），（b）热释放速率（HRR），and（c）产生的有毒气体（主要是烟气和一氧化物）的影响列出。

8.4.1点燃时间

图8.7比较了EVA/LDPE和EVA/LDPE/纳米粘土的点燃时间。

能够发现在高热流量下TTI是基础的，不会被纳米粘土的增长所影响。

在最低热流量（20kW/m2）时的不同可以归因于优先于氧化在表面形成含碳层，像在试验中局部燃烧所观察到的一样，造成点燃时间方案的不确定性。

Chuang等人做了一个相似的实验也揭示了当OMMT加入时对于EVA/线型LDPE混合物的点燃时间没什么影响。

8.4.2热释放速率（HRR）

图8.8（a）和（b）分别表明，EVA/LPDE和EVA/LDPE/纳米粘土在50kW/m2的短暂HRR和总释放速率（THR）。

当添加5wt%的纳米粘土时，对纯混合物的HRR峰观察到已经完全移动了。

这个发现也与一篇报道对于相似的共混聚合物（EVA/LLDPE（线形LDPE））体系的报道相一致。

HRR稳定的峰的减小可以归因于在纳米复合材料热解时表面层的形成，这减少热量传入到不分解的物质中并且增加表面辐射热损失。

但是，在最初阶段，当纳米粘土加入时HRR是没有变化的，这可能是因为没有一个有效的纳米颗粒去形成表面层。

考虑到THR，图8.8（b）表明了和纯混合物一样，EVA/LDPE/纳米粘土有相同的价值，这也就意味着虽然EVA/LDPE/NC花费了更长的时间去燃烧，但它燃烧的更完全。

8.4.3烟气,CO,和CO2产品

图8.9表明了EVA/LDPE和EVA/LDPE/纳米粘土在50kW/m2时的烟气生成速率（SPR）的比较。

在最初阶段，两者的烟气生成是相似的。

但是，在表面层形成之后，对EVA/LDPE/纳米粘土的SPR有一个稳定下降，看起来好像是由于HRR/MLR的减少。

随着EVA/LDPE/纳米粘土燃烧完全需要更长的时间，一个更加有意义的比较可能是烟气产量，它可以在当全部烟气生产（ing）到全部质量损失（ing）时被计算出。

在一个相似方式下伴随着CO和CO2的产量的获得结果在表8.3中被列出。

与EVA/LDPE相比，EVA/LDPE/纳米粘土有一个很高的烟气和CO产量和很低的CO2产量，这表明纳米粘土的存在提升了烟气和CO的产量。

这个发现也与在EVA/LDPE/NC体系中发现的很低的热燃烧和CO2产量价值相一致。

8.4.4纳米复合材料的反应机理

为了量化纳米粘土在锥形量热仪中对燃烧的聚合物的影响，一种对于PA6纳米复合材料结合数据模型和实验数据的方法发展并被验证。

主要的发现就是对降解深度热流量比率【当没有表面层时纳米层与纯材料（未降解的）对表面的在相界面的热流量】是成比例的，或者相当于在表面上纳米颗粒的累积。

这个比例更深一步的在图8.10中列出，从这平面图上推断EVA/LDPE/纳米粘土在外部热流量为50kW/m2时，热流量比率与不降解深度相反。

通过线性装置对降解深度计算热流量比率相关性的获得在图8.10线中展现。

提供了一种在其它热流量下预测质量燃烧速率的方法。

详细的方法描述也能在文献中找到。

图8.11比较了预测质量损失速率（MLRs）和几种实验热流量。

不仅模型正确的预测了实验数据的趋势，预测的MLRs也与测量定性一致。

正如所记录的，图8.11意味着ratioflux和δpyro在外部热流量的相关性是独立的。

图8.11的结果证明这个方法不仅对纯纳米复合材料聚合物适用也对纳米复合材料共混物适用。

8.5纳米复合材料共混聚合物与添加材料结合

在之前的部分，我们已经展示了，尽管纳米粘土能够提高粘度并且减小HRR/MLR的峰，但是它们对燃烧，THR，和毒性气体的产量是有限的。

因此，实验通过加入在纳米复合材料共混聚合物中加入额外的材料来试图使研究纳米粘土和其它添加剂协同成为可能性。

这个添加剂在（a）氧化性（ATH或MH），（b）协同水菱镁矿（Hy），和（c）纳米羟基铝草酸（nano-HAO）被研究。

这个部分主要描述了这些研究的关键发现。

8.5.1粘度

图8.12（a）和（b）分别比较了用纳米粘土和FR（ATH）改良的EVA/LDPE混合物在流量和温度下的粘度。

在两项实验中，相比EVA/LDPE或者EVA/LDPE/纳米粘土协同，当ATH加入时，粘度有一个较大的增长。

EVA/LDPE/ATH和EVA/LDPE/纳米粘土剪切变稀的组分是相似的（大约η=−0.54），表明装填量为68%的EVA/LDPE/ATH微粒和装填量为5%的EVA/LDPE/纳米粘土的纳米材料的粘度性能是相似的。

对于EVA/LDPE/ATH/纳米粘土，添加5wt%的ATH就能代替大量的纳米粘土，这对对粘性的增大也是显著的。

8.5.2TGA

图8.13展示了带有黏土或者FRs（ATH或MH）的EVA/LDPE的TG曲线比较图。

这包含了由于ATH（大概220◦C）或者MH（大概350◦C）的脱水，FRs质量损失的起始温度。

与ATH相比，由于它的低热稳定性，带有ATH对较低温度一个更大的转变也就得到了。

相对于EVA/LDPE/ATH，在EVA/LDPE/ATH/纳米粘土中纳米粘土的存在引起了一个较小的不稳定性，然而这对EVA/LDPE/MH/纳米粘土和EVA/LDPE/MH无显著不同。

与EVA/LDPE/ATH相比，EVA/LDPE/ATH/纳米粘土热稳定性的减小可能是与之前提及的纳米粘土对聚合物引诱催化剂破裂有关。

当纳米粘土和氢氧化物脱水产生的氧气结合时，破裂的有效性变得更高。

8.5.3燃烧时间

FRs对EVA/LDPE为基础的材料的TTI影响图在表8.4中列出。

除了在最低热流率（20kW/m2）下对所有材料相似的TTIs外，在FRs（ATH或MH）存在下，TTI值有实质性的增长。

由于FRs的存在燃烧时间延长，这是由于（a）从FRs释放的水在阻燃性范围内通过稀释气相的燃料使燃烧受阻，并且（b）FRs（ATH或MH）在氧化前通过一个吸热反应全部转化到氧当中，因此底层的温度是很低的，这也就增加了燃烧时间。

由于在20和30kW/m2时对含有FRs和纳米粘土的材料观察没有燃烧，所以用纳米粘土对FRs的部分替代看起来是增加含碳层的强度。

8.5.4HRR

图8.14表示EVA/LDPE为基础的材料的热释放速率。

像所看到的，添有FRs，HRR有一个大幅度降低。

对于FR-包含的材料（FRCMs），HRR的降低值相比较只含有纳米粘土的更大。

然而在这里，记录通过FRCMs的HRR的降低值是值得的，这也是由于在FRCMs中满足聚合物部分的降低。

带有纳米粘土的FRs的部分的降低，可能是由于存在纳米粘土碳强度的增加，这些也受形态学和TGA结果的支持。

在图8.14的结果也与研究（Hy）和ATH及OMMT在EVA/LDPE混合物中协同阻燃性的Haurie等人研究相似。

图8.15表示Hy60（30%LPDE+10%EVA+30%ATH+30%Hy），Hy55（33.75%LPDE+11.25%EVA+27.5%ATH+27.5%Hy）和Hy/MMT50（37.5%LPDE+12.5%EVA+30%ATH+15%Hy+5%OMMT）的HRR比较。

与Hy/MMT50和Hy55相比较，填料含量降低了5wt%，PHHR的降低和TTI的升高在包含OMMT的形式中被发现。

在阻燃体系中OMMT的存在提高热稳定性在于当OMMT分散于聚合物模型时起到一个阻碍作用施以影响。

通过OMMT提供增加稳定性也证实了当样品的外壳在测试后被实验：

含有OMMT的材料外壳是完整的，然而这些没有OMMT的材料出现了破碎。

与图8.14和8.15形成对照，与只有FRs的共混聚合物相比，添加纳米粘土看似对HRR的减小有有限的影响，纳米粘土对含有ATH的EVA/LLDPE混合物有大幅的降低也被研究过。

尽管纳米粘土在TTI上没什么影响，但是当添加纳米粘土到EVA/LLDPE/ATH中，HRR的峰从320降到了190kW/m2，甚至在平稳的HRR（大约从250降到60kW/m2）中有一个重大的减少。

考虑到仅用了2.5wt%的粘土，结果表明添有ATH的有机粘土看似在共混聚合物的阻燃性中起协同作用。

Chang等人用一个纳米羟基铝草酸盐（nano-HAO）和一个1：

1二八面体粘土矿物层（纳米高岭土）来考察它们在LDPE/EPDM混合物的阻燃性影响。

在表8.5，含有48wt%nano-HAO和12wt%的纳米高岭土材料与只含有60wt%的nano-HAO的TTIs和HRRs做比较。

然而nano-HAO和纳米高岭土材料对TTI没什么影响，与这些纯混合物相比，添加了FRs的混合物的平均HRR和峰有一个明显的减小。

当纳米高岭土加入时HRR有一个更深的降低，表明了纳米粘土的存在增加了炭层的阻碍作用。

8.5.5有毒气体

图8.16表示对于所有EVA/LDPE为基础材料的暂时SPR比较。

与那些纯混合物或者纳米粘土的材料比较，含有FRs的SPR有一个显著的减少。

相似的发现也被报道。

在表8.6的烟气产量，（从全部烟产量（ing）到全部质量损失（ing）的比率的计算随着由于FRs的减少水的释放而减去。

）然而，FRCMs只产生比纯混合物少量的烟气。

这个发现表明通过FRs（ATH或者MH）减少烟气产生速率使聚合物容量初步减少并且更长的燃烧时间。

正如表8.6所表示的，通过FRCMs产生的CO和CO2产量与纯混合物的相似。

8.6结论

共混聚合物在提高它们组分相关性能获得新材料是有用的，并且共混聚合物现在在大量商业中应用广泛。

由于聚合物的自然性，共混聚合物有很差的阻燃性。

为了提供要求的阻燃性能，传统的阻燃剂连同纳米粘土被一起运用。

在这一章中，我们总结了之前主要在共混聚合物上的运用阻燃纳米复合材料发现的研究。

主要的结论如下：

（1）研究应用流变学方法清楚的表示纳米粘土能够显著增加共混聚合物的粘性。

这部分与应用在垂直方向上的最终产品相关，因为更高的粘度意味着在燃烧时有更少的滴落倾向。

融化物的滴落有形成联合火灾的潜在风险，这会增大火势。

（2）TGA研究表明纳米粘土在共混聚合物热稳定性取决于环境，在热解环境中，纳米粘土减少共混聚合物体系的稳定性，就像也在纯纳米聚合物复合材料体系中发现的，可能是因为通过纳米粘土诱发了聚合物的催化剂破裂。

相比之下，在热氧化性环境中，通过纳米粘土引起的热稳定性的增加也被发现。

这是由于一个表面层的形成对未热解的材料扮演了质量和热量的障碍角色。

研究调查了将纳米粘土加入到共混聚合物退化的影响，但是，表明有一个积极的加入量的引入能够实现最高的稳定性，纳米粘土更深量的加入不会有更好的进步，甚至在某些情况下，由于在高纵横比硅酸盐层中片状脱落的限制对几何形态的约束使得它降低。

（3）锥形量热仪分析表明纳米粘土对TTI没有影响，表明对于少量（最典型的少于5wt%）的纳米粘土