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復(fù)合阻燃劑對(duì)聚丙烯的影響
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-10-28 10:56:55 |
張忠厚等研究了以可膨脹石墨為主阻燃劑、紅磷為協(xié)效劑的復(fù)合阻燃劑對(duì)聚丙烯的影響。結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合阻燃劑含量為10%，可膨脹型石墨與紅磷的配比為2：1時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能和阻燃性能指標(biāo)均達(dá)到最大值，氧指數(shù)為23.4%，拉伸強(qiáng)度為35.9MPa，缺口沖擊強(qiáng)度為0.7kJ/m2，綜合性能最佳。
李旭等以三聚氯氰、二乙醇胺和乙二胺為原料研究復(fù)合阻燃劑對(duì)聚丙烯的影響，設(shè)計(jì)并合成了一種新型三嗪類成炭劑(CA)，將其與聚磷酸銨、MA復(fù)配阻燃聚丙烯。結(jié)果顯示所復(fù)配的IFR極大地改善了聚丙烯的阻燃性能。
復(fù)合阻燃劑對(duì)聚丙烯的影響研究結(jié)果表明，當(dāng)IFR是由80.3%的聚磷酸銨、13.0%的MA和6.7%的CA組成時(shí)，對(duì)聚丙烯的阻燃效果最佳。當(dāng)IFR的加入量為30%時(shí)，阻燃聚丙烯的極限氧指數(shù)達(dá)到35.5%;當(dāng)IFR加入量?jī)H為25%時(shí)，阻燃聚丙烯的阻燃性能就能通過(guò)UL-94V-0級(jí)，極限氧指數(shù)達(dá)到32.5%。
最近發(fā)展起來(lái)一種新型的可膨脹石墨無(wú)鹵阻燃劑，可在聚合物表面形成堅(jiān)韌的炭層，將可燃物與熱源隔開(kāi)，且在膨脹過(guò)程中會(huì)大量吸熱，降低體系溫度的同時(shí)釋放夾層中的酸根離子，促進(jìn)脫水炭化，并能結(jié)合燃燒產(chǎn)生的自由基從而中斷鏈反應(yīng)。當(dāng)可膨脹石墨與紅磷、聚磷酸銨、三聚氰胺磷酸鹽復(fù)配使用時(shí)，能產(chǎn)生協(xié)同作用，加入量很少就可以達(dá)到阻燃的目的。
雷長(zhǎng)明等采用可膨脹石墨為主阻燃劑、MRP為阻燃協(xié)效劑來(lái)制備阻燃聚丙烯復(fù)合材料。在可膨脹石墨與MRP的配比大于2時(shí)，阻燃效果最佳。阻燃劑含量達(dá)到30%后，阻燃效果大幅度提高，氧指數(shù)超過(guò)28%。相容劑馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(聚丙烯-g-MAH)能夠改善阻燃劑和聚丙烯之間的相容性，提高黏結(jié)力，改善炭層質(zhì)量，提高材料的氧指數(shù)，聚丙烯-g-MAH用量為30%時(shí)，材料的氧指數(shù)達(dá)到31.4%。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
外觀：白色片狀結(jié)晶
含量：≥99%；
酸值(mgKOH/g)：≤0.1；
游離酚：≤0.1%；
凝固點(diǎn)：≥47.0℃
色度(APHA)：≤60；
水分：≤0.1%
密度(50℃，g/cm3)：1.185-1.202
蔣舒等對(duì)采用不同加工方法獲得的可膨脹石墨填充聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性能和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，討論了可膨脹石墨含量和粒子結(jié)構(gòu)對(duì)聚丙烯氧指數(shù)和水平燃燒性能的影響。結(jié)果表明，復(fù)合材料的阻燃性能不僅隨著可膨脹石墨含量的增加而提高，同時(shí)還受到可膨脹石墨粒子結(jié)構(gòu)的影響。加工過(guò)程中的強(qiáng)剪切作用會(huì)破壞可膨脹石墨粒子結(jié)構(gòu)的完整性，使其阻燃效果大大降低。因此，壓制成型的方法明顯優(yōu)于注射成型。
研究表明，含硅化合物不論是作為聚合物的添加劑，還是與聚合物組成共混物，均具有明顯的阻燃作用。硅系阻燃劑可分為無(wú)機(jī)硅和有機(jī)硅阻燃劑兩大類，無(wú)機(jī)硅主要為二氧化硅，有機(jī)硅主要有硅油、硅樹(shù)脂、硅橡膠以及有機(jī)硅烷醇酰胺等。有機(jī)硅阻燃劑具有防潮、憎水、電氣絕緣、耐高低溫、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能，并且有機(jī)硅阻燃劑的阻燃效果優(yōu)于無(wú)機(jī)硅阻燃劑，與聚丙烯的相容性較好，是硅系阻燃劑的主要發(fā)展方向。
有機(jī)硅阻燃劑的阻燃機(jī)理是有機(jī)硅酸鹽中的乙烯基促使生成碳化硅焦化隔離層，阻止聚合物與空氣中氧氣的接觸，抑制了有害氣體的釋放和煙霧的生成，從而達(dá)到阻燃抑煙效果。有機(jī)硅阻燃劑不僅可以改善聚丙烯的阻燃抑煙性，而且還可以提高聚丙烯的力學(xué)性能和電氣性能。
對(duì)于聚丙烯而言，目前美國(guó)通用電器公司生產(chǎn)的SFR-100和SFR-1000是較為經(jīng)濟(jì)有效的含硅阻燃劑。它們不含鹵、銻元素，可通過(guò)類似于互穿網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與 聚合物部分交聯(lián)而結(jié)合，使其不至于遷移至材料表面，還能改善聚丙烯的表面光滑性，但不改變其他表面性能，對(duì)于基材的黏附性沒(méi)有影響。當(dāng)SFR-100的含量為25%時(shí)，聚丙烯的阻燃級(jí)別卻能達(dá)到UL-94V-0級(jí)，并能保持基材原有的性能，若再提高其用量則可獲得阻燃性和抑煙性特別優(yōu)異的聚丙烯材料。
由于納米粒子具有量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和超塑性等特點(diǎn),在使用量很少的情況下就能賦予聚丙烯優(yōu)異的物理力學(xué)性能和阻燃性能。除納米無(wú)機(jī)阻燃劑外,層狀黏土、碳納米管阻燃聚丙烯材料已成為發(fā)展的前端產(chǎn)品。
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