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硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-9-13 16:12:46 |
本文介紹硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑。
嚴(yán)格來(lái)說(shuō),單獨(dú)使用硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑的阻燃性能并不理想,有機(jī)硅的作用更多的是體現(xiàn)在改善材料的加工性能、機(jī)械性能和耐熱性能。但有機(jī)硅與其他阻燃劑(包括傳統(tǒng)鹵素阻燃劑以及新型的無(wú)鹵阻燃劑)在一起互配使用不僅具有明顯的協(xié)同阻燃作用、廣泛的適用性,而且具有明顯的互補(bǔ)性。
在APP及其組成的膨脹型阻燃體系中加入硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑,不僅具有顯著的阻燃增效作用,還能提 高APP的熱穩(wěn)定性;將其用于PP的阻燃,可減少阻燃劑的用量,且對(duì)PP的機(jī)械性及電性能的影響甚小。
硅橡膠、脂肪酸鹽與紅磷可組成阻燃增效體系,僅8%的添加量即可使HDPE的極限氧指數(shù)(LOI)達(dá)到27.5%,且無(wú)熔滴性。
將含硅、磷元素的反應(yīng)型單體與被阻燃聚合物的單體一起反應(yīng),可制備含硅/磷的本質(zhì)阻燃共聚物。這種分子結(jié)構(gòu)使硅、磷兩種元素的阻燃協(xié)同作用進(jìn)一步加強(qiáng),阻燃效果比添加型好。其協(xié)同阻 燃作用非常顯著。
研究發(fā)現(xiàn),將硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑與ATH或MDH協(xié)同使用,不僅可提高阻燃效率,且能增加ATH和MDH在基材中的分散性,減少阻燃劑的用量,克服無(wú)機(jī)阻燃劑固有的缺陷。能夠提高體系的沖擊強(qiáng)度,且在無(wú)機(jī)填料較多的體系中保持良好的加工性。周安安等學(xué)者分析,MDH等在燃燒時(shí)回?zé)岱?解脫水并生成MgO焦化膜,這層膜與SiC形成致密的皮層,抑制了PP與空氣中的氧氣進(jìn)一步接觸和燃燒氣體的外逸,從而提高了PP的阻燃、防熔滴和抑煙性能。此外有機(jī)硅與眾多的非阻燃物質(zhì)也有 良好的協(xié)同阻燃作用。
當(dāng)前輻照交聯(lián)對(duì)阻燃性能的影響還是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題,徐桂琴[29] 等學(xué)者對(duì)加入無(wú)鹵阻燃劑的LLDPE進(jìn)行輻照后測(cè)試其LOI得出結(jié)論:加入無(wú)鹵阻燃劑的樣品經(jīng)輻照后其LOI值有增加,或降低,這與樣品體系、配方、輻照劑量、抗氧劑的種類(lèi)等因素有關(guān)。
而賈少晉等學(xué)者研究了HDPE/EPDM電纜材料,對(duì)已經(jīng)加入了無(wú)鹵阻燃劑的體系進(jìn)行C輻照,發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照后材料的耐溫性及抗張強(qiáng)度得到改善,LOI從24提升到28。通過(guò)錐形量熱儀分析,輻射交聯(lián)可明顯降低燃燒過(guò)程中熱釋放速率及有效燃燒熱,殘留成炭量也有所增加。
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃劑TCEP)用途
1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有極佳的阻燃性，優(yōu)良的抗低溫性及抗紫外線(xiàn)性，其蒸氣只能在225℃以上用明火直接點(diǎn)燃方可燃燒，但移走火源則即刻自熄。以本品為阻燃劑不但可提高被阻燃材料的材料級(jí)別，而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗靜電性。常用于阻燃以硝基纖維和醋酸纖維為基材的油漆涂料，不飽和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛樹(shù)脂等，也可用于軟質(zhì)聚氯乙烯的增塑阻燃劑。本品用于不飽和聚酯添加量為10%～20%，在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚為原料)中可為10%左右，在軟質(zhì)聚氯乙烯中用作輔助增塑阻燃劑時(shí)為5%～10%。阻燃劑、鈾、釷、钚、锝等稀有金屬的分離溶劑或萃取劑。
2.本品廣泛用于化纖織物、醋酸纖維素作阻燃劑，除具有自熄性外，還可改善耐水性、耐寒性及抗靜電性。一般用量5～10份。本品為合成材料的優(yōu)良阻燃劑，兼具有良好的增型作用，廣泛用于醋酸纖維素、硝基纖維清漆、乙基纖維素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛樹(shù)脂等，所制得的產(chǎn)品除具有自熄性外，還可改善制品的物理性能，制品手感柔軟，也可稱(chēng)為石油添加劑和稀有元素的萃取劑，并且還是阻燃橡膠輸送帶的主要阻燃材料，一般添加量為5%～10%。
3.用作添加型鹵代磷酸酯類(lèi)阻燃劑和增塑劑。分子中同時(shí)含磷和氯，阻燃效果顯著，不易揮發(fā)及水解，對(duì)紫外線(xiàn)穩(wěn)定性好。適用于酚醛樹(shù)脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纖維素涂料的阻燃劑、聚氯乙烯阻燃性增塑劑、金屬萃取劑、汽油添加劑及聚酰亞胺加工助劑等。能夠改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗靜電性。參考用量5%～20%.
無(wú)鹵阻燃還是一個(gè)比較新的課題,當(dāng)前由于世界各國(guó)對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),以及對(duì)人們身體健康的關(guān)注,無(wú)鹵阻燃材料的使用正變得越來(lái)越廣泛。而無(wú)鹵阻燃效率不高,材料性能的下降也是非常重要的問(wèn)題。目前較為實(shí)用的僅有無(wú)機(jī)填充體系和膨脹體系,但這兩個(gè)體系都還處于發(fā)展階段,各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。而其他阻燃劑和阻燃協(xié)效劑都是在這兩個(gè)體系的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展的。因此未來(lái)阻燃劑的發(fā)展應(yīng)該以這兩個(gè)體系為基礎(chǔ),并勇于創(chuàng)新,才能真正開(kāi)發(fā)出集無(wú)毒、高效為一體的新型阻燃劑。
硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑是一種新型高效、低毒、防熔滴、環(huán)境友好的無(wú)鹵阻燃劑，也是一種成炭型抑煙劑。硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑在賦予基材優(yōu)異的阻燃性能之外，還能改善基材的加工性能、耐熱性能等。對(duì)有機(jī)硅系阻燃材料的研究主要是通過(guò)改進(jìn)分子結(jié)構(gòu)、提高相對(duì)分子質(zhì)量、共混等來(lái)提高阻燃抑煙效果、改善成炭性及基體材料的加工和力學(xué)性能。含硅基團(tuán)具有較高的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、憎水性以及良好的柔順性，利用聚合、接枝、交聯(lián)技術(shù)把含硅基團(tuán)導(dǎo)入高聚物分子鏈上，所得含硅阻燃高聚物除具有阻燃、耐熱、抗氧化、不易燃燒等特點(diǎn)外，還具有較高的耐濕性和分子柔順性，加工性能也得到改善。
日前，硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑主要有硅樹(shù)脂阻燃劑和聚硅硼氧烷阻燃劑。阻燃的方法可以是直接將硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑加入到高分子材料中，也可以是將一些帶官能團(tuán)(如端羥基、氨基或環(huán)氧基)的聚硅氧烷鏈段嵌入到一些聚合物中。硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑是按凝聚相阻燃機(jī)理，即通過(guò)生成裂解炭層和提高炭層的抗氧化性實(shí)現(xiàn)其阻燃功效的。
高分子材料中添加硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑后，硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑多半會(huì)遷移到材料表面，形成表面為硅類(lèi)有機(jī)阻燃劑富集層的高分子梯度材料。一旦燃燒，就會(huì)生成聚硅氧烷特有的、含有Si鍵和(或)Si-C鍵的無(wú)機(jī)隔氧絕熱保護(hù)層。這既阻止了燃燒分解產(chǎn)物外逸，又抑制了高分子材料的熱分解，達(dá)到了阻燃、低煙和低毒等目的。
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固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
