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金屬氧化物類阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-9-19 11:27:10 |
一些金屬氧化物類阻燃劑也是膨脹型阻燃劑經(jīng)常用到的效果較為突出的協(xié)效劑。
Levchik等研究發(fā)現(xiàn)，在聚磷酸銨阻燃的PA6中加入一些無機(jī)填料如CaCO3、ZnCO3、MnO2等可以明顯改善材料的阻燃性能，但CaCO3和ZnCO3不會影響PA6和聚磷酸銨間的相互作用，而MnO2會加速PA6的氧化，生成更多的炭，同時MnO2會與聚磷酸銨反應(yīng)生成磷酸鹽玻璃體，使體系的剩炭率提高，并且使炭層的隔熱及隔離可燃性氣體的性能得到改善。Lewinm的研究工作證實鋅和錳的化合物對于聚磷酸銨/PER體系具有催化協(xié)效作用。
田春明等通過極限氧指數(shù)、TGA和傅里葉紅外光譜(FTIR)詳細(xì)研究了一系列氧化物ZnO、CdO、 MnO2、ZrO2、TiO2等金屬氧化物類阻燃劑在膨脹型阻燃PP中的阻燃協(xié)效作用。結(jié)果表明，氧化物與聚磷酸銨/PER膨脹阻燃體系之間存在顯著的協(xié)效作用，對酯化及成炭反應(yīng)具有明顯的催化作用，但對最終生成的殘余產(chǎn)物結(jié)構(gòu)并沒有影響，金屬氧化物能促使生成更多的剩炭，形成穩(wěn)定的炭層，是材料阻燃性能提高的主要原因。
Po等的專利也提到用金屬氧化物如MnO2、MnO、TiO2、ZrO2、CuO、Sb2O3等金屬氧化物類阻燃劑作為聚磷酸銨/PER的協(xié)效劑用于聚苯乙烯(PS)、高抗沖聚苯乙烯和聚丁二烯的阻燃，不會過多損害材料的物理力學(xué)性能。
Li等將La2O3作為協(xié)效劑應(yīng)用于膨脹阻燃PP，當(dāng)阻燃劑的添加量為20%時，非常少量的La2O3可大幅度提高PP的極限氧指數(shù)同時使材料通過UL94V0級，對阻燃PP起到協(xié)同阻燃和消煙作用。
磷酸三(二甲苯)酯(阻燃劑TXP)物理化學(xué)性質(zhì)
外 觀：無色或淡黃色黏稠液體
熔 點(diǎn)：46 deg C
沸 點(diǎn)：490.8°Cat760mmHg
折 射 率：n20/D 1.552
閃 光 點(diǎn)：263.8°C
密 度：1.154g/cm3
酸值:≤0.1
折射率:1.550?1.560
水份％:≤0.1％
顏色值:（PT-CO）≤200
閃點(diǎn):≥230
比重:1.130~1.150
磷酸三(二甲苯)酯(阻燃劑TXP)用途
本品揮發(fā)性低、耐水解、有良好阻燃性，用于抗燃汽輪機(jī)油，具有良好的熱氧化安定性、潤滑性，作為潤滑油脂的擠壓抗磨添加劑、增塑劑。同時也用作阻燃、耐磨、耐霉菌的電纜，聚氯乙烯運(yùn)輸帶、人造革、泡沫、地板材料中，也可在冶金、電力、機(jī)械工程等方面作為抗燃液壓油。
Wu等通過TGA、FTIR以及SEM詳細(xì)研究了主族金屬氧化物Bi2O3、Sb2O3和SnO2等在PP/聚磷酸銨/DPER阻燃體系的協(xié)同作用，發(fā)現(xiàn)少量的金屬氧化物就能提高體系的極限氧指數(shù);TGA研究表明Bi2O3能夠抑制聚磷酸銨/DPER在高溫下的分解，增加剩炭率;TGA和FTIR研究表明Bi2O3改變了降解過程中NH3和磷氧化物的釋放，提高了阻燃效率。
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，過渡金屬氧化物如MnO2、ZnO、Ni2O3等對PP/聚磷酸銨/DPER阻燃體系均有協(xié)效作用，由于過渡金屬離子具有特殊的核外電子排布方式(具有d軌道)、離子半徑等，可與聚磷酸銨產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，生成配合物，使得含Ni2O3的PP/聚磷酸銨/DPER體系在高溫下的熔融性與NH3的釋放能夠有利的匹配，對于提高材料的阻燃性能最為有效。
Liu等將金屬氧化物用于聚磷酸銨/PER阻燃的丁苯橡膠，研究表明添加3.4份的ZrO2能夠使材料達(dá)到UL94V0級，ZrO2能增強(qiáng)阻燃體系在高溫下的穩(wěn)定性，提高剩炭率，ZrO2與聚磷酸銨相互反應(yīng)生成了ZrP2O7，含有ZrO2的阻燃樣品的剩炭結(jié)構(gòu)更致密，有力地提高了材料的阻燃性能。黃年華等將氧化銅和聚磷酸銨復(fù)合用于PA6的阻燃處理，結(jié)果表明，氧化銅可降低PA6的起始分解溫度和熱失重速率，提高熱分解的活化能，促進(jìn)烷基酰胺鍵的斷裂，改變了PA6的熱降解途徑。聚磷酸銨與PA6反應(yīng)生成磷碳酯類物質(zhì)，在高溫下具有較好的熱穩(wěn)定性，有利于阻燃性能的提高。
Chen等將協(xié)效劑甲酸鎳用于聚磷酸銨/PER處理 的PP中，研究表明甲酸鎳使樣品的極限氧指數(shù)明顯升高，并且使PP體系的熱穩(wěn)定性和剩炭的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，催化劑的含量在0.1%~5%范圍內(nèi)逐漸增大時，樣品的極限氧指數(shù)逐步增加;隨著催化劑含量的進(jìn)一步增加，極限氧指數(shù)反而降低。
Nie等利用水熱法合成了納米多孔的磷酸鎳，將磷酸鎳作為協(xié)效劑用于 聚磷酸銨/PER處理的PP中，研究發(fā)現(xiàn)添加2%的磷酸鎳與23%膨脹型阻燃劑時，可使材料的極限氧指數(shù)從28.0%提高至35.5%，在PP中僅加入20%的膨脹 型阻燃劑時，材料不能通過UL94測試，而當(dāng)2%的磷酸鎳與18%的膨脹型阻燃劑協(xié)同使用時，材料可以達(dá)到UL94V0級。XPS研究表明，將PP/膨脹型阻燃劑/磷酸鎳體系在800e處理10min，樣品的P/C和N/C的比率與PP/膨脹型阻燃劑體系相比明顯提高，從0.133和0.0328分別提高至0.205和0.047，分別提高了54%和45.4%。與有機(jī)蒙托土、4A分子篩以及硼酸鋅相比具有更好的協(xié)同效應(yīng)。
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固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
