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無機高分子材料阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-12-30 10:55:44 |
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)及國防等部門所廣泛應(yīng)用，而且已深入到人們生活的各個方面。
由于大部分高分子材料可以燃燒，燃燒時放出大量的熱量，同時產(chǎn)生氯化氫、氰化氫、苯乙烯等腐蝕性氣體和有毒氣體。因此，對聚合物制品的阻燃劑的研究已經(jīng)變得愈來愈重要。
無機高分子材料阻燃劑一般分為反應(yīng)型和添加型兩類。反應(yīng)型阻燃劑主要是在聚合和縮聚過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以達到阻燃目的。它具有穩(wěn)定性好、不易消失、毒性小、對高聚物性能影響小等優(yōu)點，但合成和加工工藝復(fù)雜。添加型阻燃劑分為無機和有機兩類。
無機高分子材料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、無毒、熱穩(wěn)定性好、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、價格低廉等優(yōu)點。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。
有機類阻燃劑分為磷系和鹵系兩個系列。磷系阻燃劑主要為烯酸酯類，它們在室溫下多為液態(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較小，使用較普遍。
在阻燃領(lǐng)域內(nèi)，開發(fā)高效、低煙、無毒、無公害的阻燃劑是人們長期的奮斗目標。無機高分子材料阻燃劑正是具有這樣的一些特點，使其應(yīng)用愈來愈廣泛。本文主要介紹無機高分子材料阻燃劑的阻燃機理及表面處理方法。
無機阻燃劑的阻燃機理：Ａｌ(ＯＨ)3、Ｍｇ(ＯＨ)2阻燃劑的阻燃機理[3，4]Ａｌ(ＯＨ)3阻燃劑即三水合氧化鋁，簡稱ＡＴＨ，其用量占無機阻燃劑的80%以上。它具有阻燃、消煙、填充三個功能，不揮發(fā)、無毒、腐蝕小、價格低，被譽為無公害阻燃劑。Ｍｇ(ＯＨ)2阻燃劑也具有以上的特點，且Ｍｇ(ＯＨ)2比Ａｌ(ＯＨ)3軟，在物流混煉、成型加工中對設(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。磷酸三苯酯tpp用途主要用于纖維素樹脂、乙烯基樹脂、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、酚醛樹脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。
Ａｌ(ＯＨ)3、Ｍｇ(ＯＨ)2阻燃機理被認為是以下幾種機理協(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，但是與鹵類阻燃劑并用有很大的阻燃增效作用。這是因為燃燒時生成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)時有捕捉自由基的作用。
紅磷的阻燃增效作用紅磷單獨使用時其阻燃效果不理想，但是，當與氫氧化鋁、氫氧化鎂阻燃劑并用時，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。這是因為燃燒時，紅磷具有強烈的脫水作用，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。
無機阻燃劑的種類較多，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。一般來說，如果粒徑足夠細，則氧化銻、硼酸鋅、紅磷等與聚合物的混溶性沒有太大問題。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，極易團聚，從而影響它與聚合物的混溶性，進一步影響其力學(xué)性能，因此要對它們進行表面處理。
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。硅烷偶聯(lián)劑中以乙烯基硅烷的處理效果較好，單烷基鈦酸酯對粗粒Ａｌ(ＯＨ)3的偶聯(lián)效果不如對細粒Ａｌ(ＯＨ)3偶聯(lián)效果好。
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