Nanocomposites sind mit Nanomaterialien verstärkte Polymere. Sie werden hoch gelobt und sind Gegenstand intensiver Forschung, weil sie beeindruckende Leistungen für vielfältige Anwendungen bei relativ niedrigen Zusätzen von 2 bis 5 Gewichtsprozenten zeigen. Während Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Nanofasern eine untergeordnete Rolle spielen, sind Nanotonerden die wichtigsten kommerziellen Nanomaterialien. Sie sind definiert durch die Teilchengröße der dispergierten Phase mit weniger als 100 nm. Polymere Schichtsilikate verleihen Kunststoffen verbesserte mechanische, thermische und Barriere-Eigenschaften. Die Verbesserung der Eigenschaften wird weitgehend dem Vermögen der Schichtsilikate zugeschrieben, interkalierte und exfoliierte Strukturen zu bilden, was zu hohen spezifischen Oberflächen und so zu mehr Wechselwirkungsmöglichkeiten zwischen Füllstoff und Polymer führt.
Die Wirkung von Nanocomposites zur Verbesserung des Flammschutzes von Polymeren stößt auf verstärktes Interesse in Hochschule und Industrie. Obgleich die erhebliche Verringerung der Wärmeabgabe beim Verbrennungsprozess von Nanocomposites seit langem bekannt ist, hat die Ausrüstung von Polymeren mit Nanotonerden keinen verbesserten Flammschutz ergeben, und daher kein verstärktes Interesse bei der Industrie hervorgerufen. Nanotonerden erhöhen zwar die thermische Stabilität, verhindern Abtropfen und bilden stabile verkohlte Schichten, tragen aber allein nicht zu einer Verbesserung des Flammschutzes bei. Zusammen mit mineralischen Flammschutzmitteln wie Aluminiumhydroxid (ATH), Magnesiumhydroxid, Zinkborat oder Bromflammschutzmitteln, wirken sie jedoch als Synergisten. Die Zugabe von 2 bis 5 Gew.-% Montmorillonit erlaubt es, den Zusatz dieser Flammschutzmittel stark zu verringern, ohne den Flammschutz der Polymere zu beeinträchtigen. Leider ist ihr Gebrauch begrenzt: Nur polare Polymere wie Ethylen-Vinylacetat (EVA) oder Polyamide sind zur Dispergierung der Nanotonerden geeignet; außerdem beginnen Montmorillonit-Tonerden infolge des dann schnell einsetzenden thermischen Abbaus ihrer quartären Ammoniumkomponenten sich schon bei ca. 200°C zu zersetzen.
Daher sind derzeit die einzigen flammgeschützten Polymeranwendungen mit Nanotonerden Polyolefinkabel auf Basis von Polyethylen und EVA mit Montmorillonit und ATH als Flammschutzsystem. Sie haben gute Flammschutzeigenschaften, sind aber ziemlich teuer, da der billigste Bestandteil ATH in dieser Rezeptur stark verringert ist.
Es bleibt daher noch viel zu tun, um Nanocomposites zu entwickeln, die den Bedürfnissen der Flammschutzmärkte entsprechen.
