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聚丙烯用阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經理 ) 發(fā)布時間：2016-10-28 10:53:06 |
聚丙烯(PP)是一種力學性能優(yōu)異、電絕緣性良好、耐化學腐蝕性好的通用塑料，其價格低廉、成型加工容易，廣泛應用于電子電器、通訊器材、家用電器、汽車、建筑材料等領域，但聚丙烯的耐燃性差，極易產生大量熔融滴落，很容易引起火災。因此，聚丙烯用阻燃劑的研究開發(fā)成為熱點之一。
聚丙烯燃燒時不產生煙，燃燒后不留炭渣，并伴隨有熔滴和延流起火現(xiàn)象。聚丙烯的燃燒主要可以分為3個過程:遇氧分解產生可燃氣體，可燃氣體燃燒，熱反饋以維持燃燒繼續(xù)。破壞該循環(huán)的任一或數(shù)個階段，都可以使燃燒得以自動停止。
因此，聚丙烯的阻燃主要可以通過3種途徑進行。第一種是利用阻燃劑對聚合物分解出的可燃氣體產物的燃燒或火焰起阻止作用，由于阻燃是在氣相中發(fā)生作用，故稱為氣相阻燃;第二種是利用阻燃劑來阻止有機聚合物熱分解釋放可燃氣體，因為是對聚合物凝聚相發(fā)生作用，稱為凝聚相阻燃;第 三種是利用阻燃劑阻止燃燒熱返回聚合物的熱反饋，稱為中斷熱交換阻燃機理。
目前，聚丙烯用阻燃劑的添加主要通過2種途徑來實現(xiàn)，一種是通過機械混合的方法將添加型阻燃劑加入到聚丙烯中，從而達到阻燃的目的，這是目前制備阻燃聚丙烯的主要方法;另一種是將反應型阻燃劑接枝到聚丙烯的主鏈或側鏈上，使改性聚丙烯具有阻燃性。如采用原位反應增容法將非鹵阻燃劑反應性單體引入到聚丙烯大分子骨架上，因反應性單體起到了偶聯(lián)劑的作用，顯著提高了阻燃劑與聚丙烯的相容性。不同的反應單體增容效果不 同，雙單體體系比單一體系具有更好的相容性。
聚丙烯用阻燃劑的研究進展：水合金屬化合物阻燃劑。這類阻燃劑主要是Al(OH)3和Mg(OH)2，其優(yōu)點是無毒、熱穩(wěn)定性好，抑煙，受熱會產生大量的水，吸收大量的熱量，所產生的水蒸氣又可稀釋可燃性氣體的濃度并隔絕空氣。在此過程中，還會產生耐水金屬氧化物并形成一層固相保護層，以阻止燃燒反應的繼續(xù)進行。
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水合金屬化合物阻燃劑的缺點是添加量一般較大、與聚丙烯缺乏親和力、分散性和相容性均較差，會降低聚丙烯的力學性能，故一般采用表面改性以及超細化等方法來增強其與聚丙烯的界面結合力。采用偶聯(lián)劑對Al(OH)3進行表面處理，可改善其與聚丙烯的界面結合力;采用改進的造粒技術，向超細化方向發(fā)展，可使粒度分布變窄;采用大分子鍵合的方式對Al(OH)3進行改性，以降低產品的表面張力，改善填充后聚丙烯的力學性能。
朱磊等研究了不同表面活性劑改性Mg(OH)2 的用量對聚丙烯阻燃性能和力學性能的影響。結果表明，硅烷偶聯(lián)劑改性Mg(OH)2能更好改善聚丙烯的力學性能，顯著提高聚丙烯的阻燃性能，在其用量為65%時，復合材料的氧指數(shù)達到32.4%，垂直燃燒特性可達UL-94V-0級。
劉繼純等分別采用硬脂酸和硅烷偶聯(lián)劑對 Mg(OH)2進行表面處理，研究了Mg(OH)2的表面處理方法對聚丙烯熔體流動速率和阻燃性能的影響。結果表明，經表面處理的Mg(OH)2可顯著改善聚丙烯的加工性能，但對聚丙烯的阻燃性能沒有明顯影響。相同條件下，硅烷偶聯(lián)劑比硬脂酸的改性效果更好，酸化水解條件對硅烷偶聯(lián)劑的改性效果沒有影響。
陳曉浪等研究了硅烷偶聯(lián)劑表面改性 Mg(OH)2填充聚丙烯復合材料的阻燃性能和結晶行為。結果表明，硅烷偶聯(lián)劑包覆在Mg(OH)2粉體表面，有效降低了粉體的表面能，提高了其在干態(tài)下的分散性。未改性的Mg(OH)2對聚丙烯有異相成核作用，使結晶峰溫度升高;而硅烷偶聯(lián)劑削弱了Mg(OH)2的異相成核作用。Mg(OH)2在聚丙烯基體中的分散性對聚丙烯球晶的晶粒形貌和晶粒尺寸起著十分重要的作用。改性后的Mg(OH)2能進一步提高聚丙烯的氧指數(shù)。
陳曉浪等還研究了鈦酸酯和硅烷偶聯(lián)劑對聚丙烯/納米Mg(OH)2復合材料性能的影響。結果表明，所選偶聯(lián)劑能有效地 降低復合材料的表觀黏度，改善體系的流動性。未改性的納米Mg(OH)2對聚丙烯基體有異相成核作用;而表面改性劑能削弱填料的異相成核作用。改性后的納米Mg(OH)2以獨立形式均勻分散在聚丙烯基體中，界面的粘接力得到了加強，復合材料的拉伸強度和沖擊強度有較大幅度的提高，阻燃性能也得到了改善。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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