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PP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：2016-11-6 19:00:38 |
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PP阻燃劑領(lǐng)域，無(wú)鹵阻燃劑如無(wú)機(jī)和膨脹阻燃劑將是PP傳統(tǒng)重要阻燃劑。
無(wú)機(jī)阻燃劑無(wú)毒、無(wú)腐蝕，燃燒時(shí)不造成二次污染，耐高溫。但添加量大，對(duì)制品加工性能和物理性能有較大影響。采用表面改性及微細(xì)化可解決上述缺陷，納米無(wú)機(jī)阻燃劑將成為PP無(wú)機(jī)阻燃劑開發(fā)應(yīng)用的趨勢(shì)，新型高性能無(wú)污染納米無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃PP具有廣闊發(fā)展空間。
膨脹型阻燃劑由于燃燒時(shí)煙霧少，放出氣體無(wú)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PP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IFR具有非常廣闊的發(fā)展前景。
由傳統(tǒng)阻燃劑組成的協(xié)同阻燃劑體系綜合了各自優(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(guò)阻燃劑復(fù)配，達(dá)到降低阻燃劑用量，提高阻燃性能的目的。
納米黏土和納米碳管將是未來(lái)PP阻燃劑研究的重點(diǎn)發(fā)展方向，和其它傳統(tǒng)阻燃劑的復(fù)配將是未來(lái)新型PP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(lái)所需要PP阻燃劑是能大幅提高阻燃效果，提高PP的力學(xué)性能、熱性能及其它物理性能。此外，阻燃劑還需滿足無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)污染、制造簡(jiǎn)單、原料來(lái)源豐富等特點(diǎn)。從這點(diǎn)看，制備和傳統(tǒng)阻燃劑復(fù)配的納米基阻燃劑是滿足上述要求的最有效途徑，未來(lái)開發(fā)的復(fù)配阻燃劑將具有高效阻燃、低煙、無(wú)毒、綠色環(huán)保，且低填充量、低成本、多功能、精細(xì)型等特點(diǎn)。
由于納米粒子特有的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和超塑性等特點(diǎn)，納米PP復(fù)合材料具有獨(dú)特的力學(xué)性能和阻燃性能，其突出特點(diǎn)是使用量很少就能賦予PP優(yōu)異的物理力學(xué)和阻燃性能。除納米無(wú)機(jī)阻燃劑外，層狀黏土、納米碳管PP已成為PP材料發(fā)展的前端產(chǎn)品。
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PP層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料采用相容劑如PP-g-MA等將PP插入到層狀硅酸鹽的片層狀結(jié)構(gòu)中，形成的納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性提高十分顯著，熱降解反應(yīng)受到極大的阻礙。燃燒過(guò)程中在PP表面形成致密的炭層而提高阻燃性能，大幅減少阻燃劑用量而不降低PP的阻燃級(jí)別。
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PP獲得阻燃性能。
IFR與PP層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料中的黏土具有協(xié)同效應(yīng)，黏土與APP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，所得材料具有更 加優(yōu)良的阻燃性能。用PA6代替PER作為成炭劑組成的膨脹型阻燃PP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阻燃體系熔滴的缺點(diǎn)，還使拉伸強(qiáng)度提高了44.3%;此外，還提高了材料的熱穩(wěn)定性，使剩炭率增加了12%。SEM觀察表明納米蒙脫土加入增強(qiáng)了材料界面黏結(jié)力，提高了材料韌性，起到了增容作用。
納米碳管阻燃聚丙烯常規(guī)阻燃劑很難使PP獲得理想的釋熱率，在PP中添加少量納米碳管形成納米復(fù)合材料后其阻燃性能獲得很大提高，甚至高于有機(jī)黏土納米復(fù)合材料的阻燃性能。納米碳管具有親油性，在PP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(huì)產(chǎn)生有機(jī)改性劑較差的熱穩(wěn)定性對(duì)PP阻燃性能和力學(xué)性能的負(fù)面影響。此外，其熱降解溫度極高，不會(huì)影響加工過(guò)程。納米碳管是一種環(huán)境友好的添加型阻燃劑，在循環(huán)使用或摒棄時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。
Kashiwaqi對(duì)0.5%~4%的多壁納米碳管(MWNT)增強(qiáng)PP的熱性能與燃燒性能進(jìn)行了研究。觀察到熱釋放速率峰值大幅度減少，MWNT為1%時(shí)減少量最大。阻燃性能提高是由于在整個(gè)樣品表面覆蓋有一層比較規(guī)整的沒有任何裂紋及缺陷的絮狀層而達(dá)到的，該層能夠?qū)?nèi)部的輻射從表面轉(zhuǎn)移至氣相中，從而降低了PP層的熱流量，降低了熱分解率。
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