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氫氧化物阻燃劑

來源:邵君( 先生,國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間:2016-11-13 15:22:37
阻燃尼龍用的氫氧化物阻燃劑主要是氫氧化鎂。氫氧化鎂340 ℃開始吸熱分解,430 ℃失重最大,到490 ℃分解反應(yīng)終止,得到MgO 并釋出大量水。Mg(OH)2分解時大量吸熱(0. 77 kJ / g) ,降低了環(huán)境溫度,同時釋出的水起到稀釋和屏蔽空氣的作用。

降解產(chǎn)生的MgO 殘渣強烈影響聚合物的燃燒性能,限制了熱返回到底層聚合物中,并阻止了氧接近聚合物;降解產(chǎn)生大面積氧化表面,吸收炭灰物種,催化其氧化,從而抑制了煙的產(chǎn)生。

氫氧化物阻燃劑Mg(OH)2起到阻燃、抑煙的雙重作用。但需要解決分散,與基體相容性等一系列問題。

常用于改善氫氧化物阻燃劑Mg(OH)2與尼龍相容性的方法有:(1)用偶聯(lián)劑對其表面進行處理;(2)研制大 分子界面改性劑對其表面進行處理;(3)采用納米技術(shù)對其表面進行處理;常素芹等[17] 采用自制的大分子界面改性劑對氫氧化鎂表面進行改性,發(fā)現(xiàn)分散性與相容性得以改善,阻燃效果良好。

金屬氫氧化物阻燃劑中,氫氧化鋁進入市場早,消費量比氫氧化鎂大得多。盡管得到合適的晶形已經(jīng)很多年,氫氧化鎂晶體生長比較難控制,原來生產(chǎn)氫氧化鎂的過程很復(fù)雜,導(dǎo)致氫氧化鎂價格相對高,一直困擾著它的實際應(yīng)用。近年來在沉淀法和水合法基礎(chǔ)上開發(fā)了氫氧化鎂生產(chǎn)的新工藝,使得氫氧化鎂具有取代氫氧化鋁的趨勢。

氫氧化鎂阻燃劑的特點。氫氧化鎂Mg(OH)2,白色固體粉末,不溶于堿性物質(zhì),受熱分解為氧化鎂和水,加熱到340℃時開始分解,430℃時分解速度最快,到490℃時完全分解。氫氧化鎂晶體屬于2價金屬水合物族,晶體結(jié)構(gòu)是層狀的CdI2型,形成連續(xù)的六邊形,Mg2+層和OH-層互相重疊,每個鎂離子被6個氫氧根離子配合從而形成Mg(OH)6八面體。

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下:Mg(OH)2(s)MgO(s)+H2O(g)△H=81.02kJ/mol同樣作為無機阻燃劑,氫氧化鎂與氫氧化鋁相比具有很多優(yōu)點:①氫氧化鋁熱分解溫度為245~320℃,與氫氧化鎂分解溫度340~490℃相比,有效使用范圍低,適合用于加工溫度比較低的樹脂如ABS、丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂等。


磷酸三苯酯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)品為自色片狀結(jié)晶,改產(chǎn)品為自色結(jié)晶性粉末,也更用于溶解于有機溶劑,TPP不溶于水,溶于苯、氯仿、醚和而酮,微溶于Z醇。微具芳香氣味,微有潮解性,不易燃燒。熔點約50℃,受熱時快速熔化成箍狀,潤精效果極佳,常作為阻燃增塑潤精劑使用。它在許多塑料和樹脂用作阻燃劑,如酚醛樹脂,環(huán)氧樹酯等。


氫氧化鋁由于分解溫度較低,其中部分結(jié)晶水在材料加工時已經(jīng)分解,易使制品多泡、多孔,自身的阻燃效果也下降。而氫氧化鎂能使得被填加的材料承受更高的加工溫度,有利于加快擠塑速度,縮短模塑時間。

而且氫氧化鎂的分解能比氫氧化鋁大、熱容高,能夠吸入更多的熱量,阻燃效果更好[2]。②氫氧化鎂的粒度比氫氧化鋁小,對材料加工設(shè)備磨損小,有利于延長設(shè)備的使用壽命。③氫氧化鎂的減煙效果比氫氧化鋁好,能中和聚合物燃燒產(chǎn)生的有毒氣體如二氧化硫、二氧化碳等。④原料豐富、易得,海水資源中含有大量的鎂鹽,同時還有鎂礦如菱鎂礦、白云石和水鎂石等。

氫氧化鎂阻燃劑的機理。氫氧化鎂屬于填加型阻燃劑,受熱分解釋放出水氣,同時吸收了大量的熱量,可以降低材料表面的溫度,使得聚合物降解的速度放慢,隨之小分子可燃物質(zhì)的產(chǎn)生也減少。釋放出來的水氣稀釋了表面的氧氣,使燃燒難以進行。

氫氧化鎂在材料表面形成炭化層,阻止氧氣和熱量的進入,并且氫氧化鎂分解生成的氧化鎂是高級耐火材料,所以當(dāng)燃燒源消失,火就自動停止,起到阻燃的效果。由于氫氧化鎂阻燃作用主要發(fā)生在聚合物降解區(qū),減少可燃物的產(chǎn)生,而對預(yù)燃區(qū)作用很少,可燃物的完全燃燒影響很小,產(chǎn)生的煙霧也減少,并且氫氧化鎂可以沖淡和吸收煙霧,所以氫氧化鎂具有減煙效果。

氫氧化鎂阻燃劑的特性要求普通氫氧化鎂一般為無定形或六方晶形晶體,比表面積大,晶粒容易2次聚集,極性很強,填充在樹脂、塑料等中時分散性不好,而且容易使得材料機械強度明顯下降,特別是沖擊強度,所以普通氫氧化鎂是不適合用作填充用阻燃劑。氫氧化鎂用作阻燃劑時,必須經(jīng)過特殊處理和表面改性,具備特定的晶形。

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