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聚丙烯的無鹵阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-29 12:59:40 |
磷系阻燃劑主要包括有機磷酸酯、紅磷以及聚磷酸銨(APP)等，其阻燃機理既有氣相機理，也有凝聚相機理，但以凝聚相機理為主。在燃燒時發(fā)生分解會生成磷酸的非燃性液態(tài)膜，同時磷酸又進一步脫水生成偏磷酸，偏磷酸進一步聚合生成聚偏磷酸。聚偏磷酸具有很強的脫水性，使聚合物脫水炭化，改變了聚合物的燃燒模式，并在其表面形成炭層以隔絕空氣，發(fā)揮阻燃作用。
聚磷酸銨含磷量大、含氮量高、熱穩(wěn)定性好、吸濕性小、分散性好、毒性低、抑煙，可以作為聚丙烯的無鹵阻燃劑。
聚丙烯的無鹵阻燃劑聚磷酸銨的加入對聚丙烯的燃燒性能有顯著的影響，隨著聚磷酸銨用量的增加，聚丙烯的氧指數(shù)逐漸增大。當聚磷酸銨含量為25%時，聚丙烯的氧指數(shù)達到33.0%，垂直燃燒也能通過UL-94V-0級，屬于難燃材料，具有自熄性。目前，聚丙烯的無鹵阻燃劑聚磷酸銨更多的是應用于膨脹阻燃體系中作為酸源和發(fā)泡劑使用，來提高聚丙烯的阻燃性能。
于寶剛等研究了磷系阻燃劑1，3，5-三(5，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)己內(nèi)磷酸基)苯(FR)和聚磷酸銨復配對聚丙烯阻燃性能的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)R/聚磷酸銨提高了聚丙烯的極限氧指數(shù)、熱穩(wěn)定性和殘?zhí)柯?，降低了熱釋放速率。當FR含量為15%，聚磷酸銨含量為10%時，聚丙烯的極限氧指數(shù)為29.6%，阻燃級別達到UL-94V-0級。
王會婭等采用新型磷系阻燃劑1，2，3-三(5，5-二甲基-1，3-二氧雜己內(nèi)磷酸酯基)苯制備了無鹵阻燃聚丙烯復合材料。結(jié)果表明，在聚丙烯中添加25%的阻燃劑可以獲得良好的阻燃效果，氧指數(shù)達到25.5%，平均熱釋放速率下降了22.5%，有效燃燒熱平均值下降了61.0%，且燃燒后形成了無數(shù)封閉孔洞的焦化炭層。
周健等以紅磷/Mg(OH)2為協(xié)同阻燃劑，以聚烯烴彈性體為聚丙烯的增韌改性劑，通過熔融擠出制得無鹵阻燃聚丙烯復合材料材料。研究表明，紅磷/Mg(OH)2阻燃體系在聚丙烯中有良好的協(xié)同阻燃效應，阻燃劑用量對復合材料的力學性能有明顯影響。
磷酸三苯酯tpp原材料是三氯氧磷、三氯化磷、苯酚，利用三氯氧磷直接熱法和三氯化磷冷法磷 ，將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亞磷酸三苯酯，繼續(xù)在70℃下通入氯氣生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下進行水解生成磷酸三苯酯tpp。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進行減壓蒸餾得成品。
黃兆閣等采用包覆紅磷(MRP)作為無鹵阻燃劑對聚丙烯進行了阻燃改性。結(jié)果表明，將10份MRP和80份的Mg(OH)2復配具有明顯的協(xié)同阻燃效果，使聚丙烯的氧指數(shù)達到29%且綜合性能良好。
利用錐形量熱儀測定了聚丙烯/Mg(OH)2/MRP體系的熱釋放速率、有效燃燒熱和質(zhì)量損失速率，進一步證實了該體系的阻燃效果。
郝建薇等采用氨基硅烷偶聯(lián)劑對聚磷酸銨進行了 表面改性，改性后的聚磷酸銨具有良好的疏水性，氨基硅烷偶聯(lián)劑與聚磷酸銨發(fā)生了鍵合反應，改性聚磷酸銨的熱失重速率明顯降低。改性聚磷酸銨與雙季戊四醇復配膨脹阻燃聚丙烯的阻燃性能有所提高，拉伸強度及斷裂伸長率得到明顯改善。
膨脹型阻燃劑(IFR)由炭源、酸源和氣源組成，在燃燒時酸源會放出無機酸，使炭源含有的多元醇酯化，進而脫水炭化，黏稠的炭化產(chǎn)物在氣源釋放的惰性氣體、反應產(chǎn)生的水蒸氣及聚合物降解產(chǎn)生的小分子揮發(fā)物的作用下膨脹，形成微孔結(jié)構(gòu)的炭層。該炭層具有隔熱、隔氧、無熔滴并使火焰自熄的作用。
膨脹型阻燃劑克服了含鹵阻燃劑燃燒煙霧大、多熔滴的缺點和無機阻燃劑由于添加量大對材料力學性能、加工性能所帶來的不良影響，因此成為近年來最為活躍的阻燃研究領(lǐng)域之一。在阻燃聚丙烯中，往往采用聚磷酸銨、聚脲、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MA)等作為膨脹體系，它們與一些含有環(huán)狀氮化物的組分之間具有很強的協(xié)同效應。
馮才敏等采用多聚磷酸蜜胺(M聚丙烯)和籠狀季戊四醇磷酸酯(PEPA)復配阻燃聚丙烯。研究了M聚丙烯/PEPA質(zhì)量比和Cr2O3用量對聚丙烯阻燃性能和力學性能的影響。結(jié)果表明，M聚丙烯/PEPA質(zhì)量比為3：2時，復配效果最好;添加少量的Cr2O3即可顯著提高復合材料的阻燃性能。當M聚丙烯、PEPA、Cr2O3含量分別為12%、8%和2%時，阻燃聚丙烯的氧指數(shù)高達31.5%，且具有較好的力學性能。Cr2O3可催化M聚丙烯/PEPA間的酯化反應，促進材料成炭，減緩材料的熱降解速率，提高材料隔熱、隔氧能力。
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