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聚丙烯用阻燃劑的發(fā)展趨勢
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-10-29 13:00:51 |
隨環(huán)保呼聲日益提高，鹵系阻燃劑由于發(fā)煙量大、釋放有毒及腐蝕氣體將逐步淡出聚丙烯阻燃劑領(lǐng)域，著重使用無鹵阻燃劑如無機(jī)阻燃劑和膨脹型阻燃劑將成為聚丙烯用阻燃劑的發(fā)展趨勢。
無機(jī)阻燃劑具有無毒、無腐蝕、燃燒時(shí)不造成一次污染、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)。但無機(jī)阻燃劑的添加量大，會對聚丙烯的加工性能和力學(xué)性能有較大影響。采用表面改性及微細(xì)化可解決上述缺陷。納米無機(jī)阻燃劑將成為無機(jī)類聚丙烯用阻燃劑的發(fā)展趨勢。
膨脹型阻燃劑由于燃燒時(shí)煙霧少、放出氣體無害及生成的炭層能有效地防止聚合物熔滴等優(yōu)點(diǎn)非常適合聚丙烯阻燃，一直是人們研究的熱點(diǎn)。因此，綜合性能不斷提高和改進(jìn)的新型膨脹型阻燃劑也是聚丙烯用阻燃劑的發(fā)展趨勢之一。
由傳統(tǒng)阻燃劑組成的協(xié)同阻燃體系綜合了各自優(yōu)良的性能，阻燃效果好、成本低，既可阻燃又可抑煙，還具有其他一些特殊功能，前景仍十分廣闊。它可通過與其他阻燃劑復(fù)配，達(dá)到降低阻燃劑用量，提高聚丙烯阻燃性能的目的。
納米黏土和碳納米管將是未來聚丙烯阻燃劑研究的重點(diǎn)發(fā)展方向，和其他傳統(tǒng)阻燃劑的復(fù)配將是未來的主流阻燃劑。
目前任何一種阻燃劑都有一些自身的缺陷，未來所需要的聚丙烯用阻燃劑不但要大幅提高阻燃性能，同時(shí)還能提高力學(xué)性能、熱性能及其他物理性能。此外，阻燃劑還需滿足無毒無臭、無污染、制造簡單、原料來源豐富等特點(diǎn)。未來開發(fā)的復(fù)配阻燃劑將具有高效阻燃、低煙、無毒、綠色環(huán)保、低填充量、低成本、多功能、精細(xì)型等特點(diǎn)。因此，今后應(yīng)該深入研究無機(jī)阻燃劑的表面改性技術(shù)，解決分散性、界面黏結(jié)性等問題以減少其劣化材料力學(xué)性能的影響，進(jìn)一步開發(fā)新型膨脹型阻燃劑和阻燃協(xié)效劑。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)是種含磷元素的無鹵環(huán)保型阻燃劑，面上大多數(shù)產(chǎn)品為白色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為白色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機(jī)溶劑。產(chǎn)品生產(chǎn)出口廠家主要分布在江蘇丶浙江，目前磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)生產(chǎn)出口廠家價(jià)格以江蘇為主。
采用聚丙烯-g-MAH作為相容劑，將聚丙烯插入到層狀硅酸鹽的片層結(jié)構(gòu)中，形成的納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性顯著提高，熱降解反應(yīng)受到極大的阻礙，燃燒過程中會在表面形成致密的炭層，復(fù)合材料的阻燃性能提高。阻燃機(jī)理一般認(rèn)為是燃燒時(shí)形成的隔熱、絕緣、低透氣性的堅(jiān)硬焦炭層阻止了外界氧的供應(yīng)，熱降解生成的易揮發(fā)物的逸出、燃燒熱量的擴(kuò)散等使聚丙烯阻燃性能得到提高。
IFR與黏土具有協(xié)同效應(yīng)，黏土可與聚磷酸銨發(fā)生反應(yīng)形成磷酸鋁和類陶瓷結(jié)構(gòu)，增加了膨脹炭層的保護(hù)作用，使聚丙烯具有更加優(yōu)良的阻燃性能。采用PA6代替PER作為成炭劑組成的IFR具有熔滴、阻燃效果差的缺點(diǎn)，加入4%的納米蒙脫土不僅克服了熔滴的缺點(diǎn)，還使拉伸強(qiáng)度提高了44.3%;此外，還提高了聚丙烯的熱穩(wěn)定性，使殘?zhí)柯试黾恿?2%。納米蒙脫土可以增強(qiáng)界面黏結(jié)力，提高材料的韌性，起到了增容作用。
瞿英俊等以IFR為阻燃劑、蒙脫土為協(xié)效劑、聚丙烯-g-MAH為增容劑對聚丙烯進(jìn)行了阻燃改性。結(jié)果表明，蒙脫土的加入降低了聚丙烯/IFR體系的阻燃性能和力學(xué)性能，但在一定程度上解決了體系燃燒時(shí)的濃煙現(xiàn)象。當(dāng)IFR用量為35份時(shí)，體系的垂直燃燒性能達(dá) 到FV-0級，燃燒殘余物形成致密的炭層，且具有良好的力學(xué)性能和加工性能。
常規(guī)阻燃劑很難使聚丙烯獲得理想的熱釋放速率，在聚丙烯中添加少量碳納米管后，其阻燃性能獲得很大提高，甚至高于聚丙烯/有機(jī)黏土納米復(fù)合材料的阻燃性能。碳納米管具有親油性，在聚丙烯中的分散比黏土要容易得 多，不需要有機(jī)改性處理以及使用溶劑，不會帶來因?yàn)橛袡C(jī)改性劑熱穩(wěn)定性較差對聚丙烯阻燃性能和力學(xué)性能的負(fù)面影響。此外，碳納米管的熱降解溫度極高，不會影響加工過程。碳納米管是一種環(huán)境友好的添加型阻燃劑，在循環(huán)使用或摒棄時(shí)不會對環(huán)境造成危害。
李文華等采用溶液法制備了聚丙烯/碳納米管復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管具有異相成核的作用，加入了碳納米管后，聚丙烯的晶粒明顯細(xì)化，且復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能得到了明顯提高。
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