磷 氮系膨脹型阻燃劑的開發充滿活力
膨脹型阻燃劑一般以磷、氮為主要成分,不含鹵素,也不采用氧化銻為協效劑。含有這類阻燃劑的高聚物受熱時,表面能夠生成一層均勻的碳質泡沫層,起到隔熱、隔氧、抑煙的作用,并防止產生熔滴現象,具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃劑符合當今要求阻燃劑少煙、低毒的發展趨勢,被認為是實現阻燃劑無鹵化很有希望的途徑之一。膨脹型阻燃劑分混合膨脹型和單組分膨脹型。混合膨脹型阻燃劑是由于個別的酸源(如磷酸鹽或磷酸酯)、碳源(如多元醇)及氣源(如含氮化合物)組成的混合物。適合于阻燃PE 和PP,當用量為25%~30%時,阻燃材料氧指數可達30,阻燃級別達UL94V0 級。以聚磷酸銨為基礎的膨脹型阻燃劑是當前的研究熱點。大優于許多小分子阻燃劑,有可能成為今后的更新換代產品。
表面改性、超細化是無機阻燃劑發展方向
無機阻燃劑具有熱穩定性好、不揮發、不產生腐蝕性和有毒氣體等特點,且價格便宜,無機阻燃劑占各類阻燃劑一半以上。主要品種有:氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化鉬、氧化鋯、鉬酸銨、硼酸鋅等,其中氫氧化鋁(ATH)占無機阻燃劑的80%以上。但由于無機阻燃劑的阻燃效果差,添加量大,須采用新技術,如超細化、表面改性、大分子鍵合等進行改進。
表面改性 無機阻燃劑具有較強的極性與親水性,同非極性聚
料相容性差,界面難以形成良好的結合和粘接。為改善其與聚合物間的粘接力和界面親和性,采用偶聯劑對其進行表面處理是最為有效的方法之一。常用的偶聯劑是硅烷和鈦酸酯類。如經硅烷處理后的ATH,阻燃效果好,能極有效提高聚酯的彎曲強度和環氧樹脂的拉伸強度;經乙烯 硅烷處理的ATH,可用于提高交聯乙烯 醋酸乙烯共聚物的阻燃性、耐熱性和抗濕性。鈦酸酯類偶聯劑和硅烷偶聯劑可以并用,能產生協同效應。經過表面改性處理后的ATH 表面活性得到了提高,增加了與樹脂之間的親和力,改善了制品的物理機械性能,增加了樹脂的加工流動性,降低了ATH 表面的吸濕率,提高了阻燃制品的各種電氣性能,而且可將阻燃效果由V 1 級提高到V 0 級。
超細化 目前,ATH 的超細化、納米化是主要研究開發方向。
ATH 的大量添加會降低材料的機械性能,而采用超細化的,特別是納米級的ATH 填充塑料,會起到剛性粒子增塑增強的效果。這是由于阻燃作用的發揮是由化學反應所支配的,對于等量的阻燃劑,其粒徑愈小,比表面積就愈大,阻燃效果就愈好。另一方面,超細化、納米化的ATH,增強了界面的相互作用,可以更均勻地分散在基體樹脂中,更有效地改善共混料的力學性能。如在LDPE/EVA(70/30)中填充美國Solem 公司開發的粒徑為10μm 的ATH,擠塑能力可提高40%。
消煙技術
在火災中,煙是最先產生和最易致死且貽誤救火時機的因素,所以當代的“阻燃”是與“抑煙”相提并論的,而且對某些塑料,如PVC 而言,“抑煙”比“阻燃”更為重要。含鹵高聚物、鹵系阻燃劑和銻類化合物是主要的發煙源。因此除了阻燃劑的非鹵化是減少發煙量的主要途徑外,對PVC 等含鹵高聚物采用添加消煙劑是解決發煙的途徑
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