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聚烯烴材料所用無(wú)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：2017-12-6 10:33:07 |
隨著高分子材料科學(xué)的不斷發(fā)展，各種聚合物制品不僅被工業(yè)、農(nóng)業(yè)及國(guó)防等部門(mén)所廣泛應(yīng)用，而且已深入到人們生活的各個(gè)方面。
由于大部分高分子材料可以燃燒，燃燒時(shí)放出大量的熱量，同時(shí)產(chǎn)生氯化氫、氰化氫、苯乙烯等腐蝕性氣體和有毒氣體。因此，對(duì)聚合物制品的阻燃劑的研究已經(jīng)變得愈來(lái)愈重要。
聚烯烴材料所用無(wú)機(jī)阻燃劑一般分為反應(yīng)型和添加型兩類(lèi)。反應(yīng)型阻燃劑主要是在聚合和縮聚過(guò)程中在高聚物的主鏈或側(cè)鏈上引入具有阻燃作用的基團(tuán)以達(dá)到阻燃目的。它具有穩(wěn)定性好、不易消失、毒性小、對(duì)高聚物性能影響小等優(yōu)點(diǎn)，但合成和加工工藝復(fù)雜。添加型阻燃劑分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類(lèi)。
聚烯烴材料所用無(wú)機(jī)阻燃劑的安全性較高，且既能做阻燃劑又可做添料，又具有低煙、無(wú)毒、熱穩(wěn)定性好、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。主要品種有:氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化鉬、氧化鋯、鉬酸胺、硼酸鋅等，其中以氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻使用較廣泛。
有機(jī)類(lèi)阻燃劑分為磷系和鹵系兩個(gè)系列。磷系阻燃劑主要為烯酸酯類(lèi)，它們?cè)谑覝叵露酁橐簯B(tài)，發(fā)煙量大，有毒性。鹵系阻燃劑包括氯系和溴系兩種，溴系阻燃劑熱分解后毒性和腐蝕性相對(duì)較小，使用較普遍。
在阻燃領(lǐng)域內(nèi)，開(kāi)發(fā)高效、低煙、無(wú)毒、無(wú)公害的阻燃劑是人們長(zhǎng)期的奮斗目標(biāo)。聚烯烴材料所用無(wú)機(jī)阻燃劑正是具有這樣的一些特點(diǎn)，使其應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。本文主要介紹聚烯烴材料所用無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃機(jī)理及表面處理方法。
無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃機(jī)理：Ａｌ(ＯＨ)3、Ｍｇ(ＯＨ)2阻燃劑的阻燃機(jī)理[3，4]Ａｌ(ＯＨ)3阻燃劑即三水合氧化鋁，簡(jiǎn)稱(chēng)ＡＴＨ，其用量占無(wú)機(jī)阻燃劑的80%以上。它具有阻燃、消煙、填充三個(gè)功能，不揮發(fā)、無(wú)毒、腐蝕小、價(jià)格低，被譽(yù)為無(wú)公害阻燃劑。Ｍｇ(ＯＨ)2阻燃劑也具有以上的特點(diǎn)，且Ｍｇ(ＯＨ)2比Ａｌ(ＯＨ)3軟，在物流混煉、成型加工中對(duì)設(shè)備磨損較少，Ｍｇ(ＯＨ)2的熱分解溫度較高，在混煉和成型加工溫度下，不致產(chǎn)生熱分解而影響產(chǎn)品質(zhì)量。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp具有良好的透明性、柔軟性以及抗菌性，具有耐水、耐油、電絕緣性好和相容性好的優(yōu)點(diǎn)。主要用于纖維素樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、天然橡膠和合成橡膠的阻燃增塑劑，也可用于三乙酸甘油酯薄酯和軟片、硬質(zhì)聚氨酯泡沫、酚醛樹(shù)脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
外觀：白色片狀結(jié)晶
含量：≥99%；
酸值(mgKOH/g)：≤0.1；
游離酚：≤0.1%；
凝固點(diǎn)：≥47.0℃
色度(APHA)：≤60；
水分：≤0.1%
密度(50℃，g/cm3)：1.185-1.202
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)主要用途:用作硝化纖維、醋酸纖維膜的阻燃性增塑劑、聚氯乙烯的增塑劑、粘膠纖維中的樟腦不燃性代用品。
Ａｌ(ＯＨ)3、Ｍｇ(ＯＨ)2阻燃機(jī)理被認(rèn)為是以下幾種機(jī)理協(xié)同作用的結(jié)果。Ａｌ(ＯＨ)3、Ｍｇ(ＯＨ)2作填充劑，使可燃性高聚物的濃度下降;在300℃以上脫水吸熱，抑制高聚物的溫升;Ａｌ(ＯＨ)3、Ｍｇ(ＯＨ)2脫水放出的水汽稀釋可燃性氣體和氧氣的濃度，可阻止燃燒;Ａｌ(ＯＨ)3、Ｍｇ(ＯＨ)2脫水后可燃物表面生成金屬氧化物保護(hù)層;起隔離作用，阻止繼續(xù)燃燒。
氧化銻阻燃劑的阻燃增效作用經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，氧化銻本身阻燃效果并不很好，但是與鹵類(lèi)阻燃劑并用有很大的阻燃增效作用。這是因?yàn)槿紵龝r(shí)生成ＳｂＣｌ3、ＳｂＢｒ3等鹵化銻的比重很大，高聚物表面起覆蓋效應(yīng)，并在氣態(tài)時(shí)有捕捉自由基的作用。
紅磷的阻燃增效作用紅磷單獨(dú)使用時(shí)其阻燃效果不理想，但是，當(dāng)與氫氧化鋁、氫氧化鎂阻燃劑并用時(shí)，具有顯著的阻燃增效作用，添加少量紅磷即可使氧指數(shù)大幅度提高。這是因?yàn)槿紵龝r(shí)，紅磷具有強(qiáng)烈的脫水作用，促使氫氧化鋁、氫氧化鎂脫水結(jié)晶吸熱，使阻燃體系的阻燃效果增大。
無(wú)機(jī)阻燃劑的種類(lèi)較多，常用的有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化銻、硼酸鋅、紅磷等。用量最大的是氫氧化鋁、氫氧化鎂。一般來(lái)說(shuō)，如果粒徑足夠細(xì)，則氧化銻、硼酸鋅、紅磷等與聚合物的混溶性沒(méi)有太大問(wèn)題。而氫氧化鋁和氫氧化鎂由于其分子的極性較大及分子間氫鍵的影響，極易團(tuán)聚，從而影響它與聚合物的混溶性，進(jìn)一步影響其力學(xué)性能，因此要對(duì)它們進(jìn)行表面處理。
氫氧化鋁的表面處理氫氧化鋁常用的處理劑主要是偶聯(lián)劑硅烷和鈦酸酯類(lèi)。硅烷偶聯(lián)劑中以乙烯基硅烷的處理效果較好，單烷基鈦酸酯對(duì)粗粒Ａｌ(ＯＨ)3的偶聯(lián)效果不如對(duì)細(xì)粒Ａｌ(ＯＨ)3偶聯(lián)效果好。
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