氫氧化物阻燃體系
發布者：阻燃劑 發布于：2017/3/14 14:47:47 點擊率：6118
無機氫氧化物相對無毒，燃燒時不產生有毒、有腐蝕性的氣體，而且發煙量小，更重要的是無機氫氧化物價格便宜，因此無機氫氧化物阻燃劑在聚烯烴阻燃中的應用得到了持續的增長。無機氫氧化物中，使用比較多的是
氫氧化鋁（ATH）、
氫氧化鎂（MDH）。其阻燃機理是：①向聚合物中添加ATH，降低了可燃聚合物的濃度；②在250℃左右開始脫水、吸熱，抑制聚合物的升溫；③分解生成的水蒸氣稀釋了可燃氣體和氧氣的濃度，可阻止燃燒進行；④在可燃物表面生成Al2O3,阻止燃燒。Mg(OH)2阻燃機理與Al(OH)3相似。與Al(OH)3(分解溫度為250℃)相比，Mg(OH)2的分解溫度更高為350~400℃，可用于加工溫度高于250℃的工程塑料的阻燃，且還有促進聚合物成炭的作用，但要達到一定的阻燃效果，添加量需在50%以上，對材料的性能影響很大。為減少聚合物中Mg(OH)2添加量,一種辦法是將Mg(OH)2顆粒細微化；另一種辦法是采用包覆技術對Mg(OH)2表面改性，來提高其與聚合物的相容性。由于氫氧化鋁的熱穩定性較氫氧化鎂差，所以ATH多用于 LDPE、HDPE 和聚烯烴彈性體的阻燃。用于 PP 阻燃的多為氫氧化鎂。氫氧化鋁、氫氧化鎂的阻燃效率低，通常需要添加50%以上的添加量，才具有阻燃效果；添加 70%左右，才能達到 V0 阻燃等級。在這種情況下，對材料的力學性能劣化相當嚴重。選用粒徑小且經過包裹的氫氧化鎂能夠降低添加分量，大大保留材料的力學性能。另外，適當的偶聯作用也是保持力學性能的一個重要手段。同時，可以通過添加一些含硅化合物來改善氫氧化鎂的阻燃效率，例如玻璃微珠、滑石粉、硅酮等。例如：添加 45%的氫氧化鎂，20%的高嶺土，能夠使材料的阻燃性能不受影響，而力學性能保持在原來性能的 75%左右，同樣也適合滿量程配色的要求。另外，也可配合部分紅磷(6%)，40%的氫氧化鎂和 20%的高嶺土，同樣可達到 V0 等級，而且材料的力學性能比不加紅磷的保持率要高，但是由于紅磷本身的顏色問題，配色受到影響。
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當氫氧化物受熱分解時 發生了脫水吸熱反應（氫氧化鎂含水率為31%，氫氧化鋁含水率為34.6%）吸收了部分的燃燒熱，在阻止或減緩了材料熱分解的同時，降低了燃燒的反應速度。其次，氫氧化物自身受熱分解放出水蒸汽，可以稀釋可燃性氣體，從而降低了
聚烯烴塑料熱降解產物的燃燒速度。一般認為氫氧化鋁吸熱量較大，在抑制材料的表面升溫，降低表面放熱量、提高燃點方面優于氫氧化鎂，而氫氧化鎂在降低材料的分解速度、炭化基材的能力方面優于氫氧化鋁。Jozef Rychly系統的比較了氫氧化鎂和氫氧化鋁的應用特性，見下表（其中PE 100 份）：
結果表明，在相同用量的情況下，氫氧化鎂填充PE的極限氧指數（LOI）為36.5，而氫氧化鋁填充PE的LOI為32.0，不同氫氧化鋁和氫氧化鎂復合物填充PE的LOI介于兩者之間。但是氫氧化鎂的熱分解溫度略低于PE的初始分解溫度，因此，產生大量的水能同步稀釋PE氧化狀態下的可燃性氣體。阻燃PE的點火時間也可以說明這一點。以100份PE填充200份的氫氧化鎂制品在548℃點火溫度下點火時間為74.8秒。而同樣條件下的氫氧化鋁點火時間為63.1秒。Sims曾比較過Al（OH）3和Mg(OH）2 作為聚烯烴阻燃劑時的性能優劣，認為Mg(OH)2的阻燃性能和消煙性能以及促進成炭作用都優于Al(OH)3
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