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稀土改性阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-1-14 17:10:21 |
通用塑料工程化和工程塑料高性能化是當(dāng)今高分子材料功能化研究的主旋律。高分子材料功能化多采用合金化（A）、共混（B）、復(fù)合（C）等ABC方式。就無(wú)機(jī)礦物增強(qiáng)改性高分子材料復(fù)合體系而言，很多添加型阻燃劑的熔點(diǎn)高于基材樹(shù)脂的加工溫度。
因此，在加工過(guò)程中，稀土改性阻燃劑與無(wú)機(jī)礦物粉體一樣是通過(guò)物理形式分散于基材樹(shù)脂中的。提高無(wú)機(jī)粉體在基材樹(shù)脂中的分散性和兼容性，加強(qiáng)無(wú)機(jī)粉體與稀土改性阻燃劑之間的兼容性或配伍性就顯得至關(guān)重要。
通常，人們采用硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋁-鈦復(fù)合酯、磷酸酯、硼酸酯等偶聯(lián)劑對(duì)無(wú)機(jī)粉體表面活化處理，通過(guò)改變無(wú)機(jī)物顆粒表面的極性狀態(tài)或電荷狀態(tài)提高無(wú)機(jī)物的疏水性或親油性，加強(qiáng)無(wú)機(jī)物與基材樹(shù)脂的兼容性。這種兼容性的加強(qiáng)是通過(guò)提高高分子鏈的纏繞和分子間的作用力實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合力不強(qiáng)，兼容性的改善程度有限。
稀土改性阻燃劑是在傳統(tǒng)偶聯(lián)劑的親水親油結(jié)構(gòu)中引入了輕稀土元素。稀土元素原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)有許多空軌道，容易接受多種多個(gè)配體提供的孤對(duì)電子形成配位鍵。配位鍵的鍵能遠(yuǎn)大于范德華力。因此，稀土表面改性劑除具有常規(guī)的偶聯(lián)作用外，還可能在無(wú)機(jī)粉體/基材樹(shù)脂/阻燃劑/其它添加劑之間形成以稀土元素為中心的多向配位結(jié)合，使得配方組分間的兼容性和/或配伍性得以同步提高，從而全面提升復(fù)合材料性能。
在阻燃PA66/層狀硅酸鹽復(fù)合體系的應(yīng)用 。本研究是在非玻璃纖維增強(qiáng)的PA66中采用層狀硅酸鹽作為填充改性劑，擬提高材料的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性及力學(xué)性能。
層狀硅酸鹽的表面處理。實(shí)驗(yàn)采用沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面活化處理的層狀硅酸鹽與經(jīng)過(guò)稀土表面改性劑處理的層狀硅酸鹽填料進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。
室溫下，在5立升的高速混合鍋中，向100份層狀硅酸鹽粉體中加入2份稀土表面改性劑WG-2，開(kāi)動(dòng)攪拌和加熱，保持80~110℃下高速攪拌10分鍾，得到稀土活化層狀硅酸鹽。此活化填料可直接進(jìn)入下一道加工工序。若沒(méi)有連續(xù)使用，加工使用時(shí)要將處理過(guò)的活化粉體在120℃下鼓風(fēng)烘箱中烘2小時(shí)再用。
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阻燃PA66/稀土活化層狀硅酸鹽復(fù)合體系的配方與性能。PA66/稀土活化層狀硅酸鹽阻燃復(fù)合體系的配方和對(duì)應(yīng)的性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。本實(shí)驗(yàn)采用的阻燃劑依舊是常規(guī)的多溴芳香族化合物。
采用稀土表面改性劑處理過(guò)的填料配方與未處理的填料配方對(duì)照，熱變形溫度有明顯的變化。在保持阻燃劑和其它助劑添加品種和數(shù)量相同的前提下，3#與1#對(duì)照，熱變形溫度高出9℃；保持阻燃劑和其它助劑添加品種和數(shù)量相同，降低添加比例（降低阻燃劑或助劑對(duì)性能的影響），4#與2#對(duì)照，熱變形溫度高出26℃。
這就說(shuō)明采用稀土表面改性劑處理過(guò)的填料對(duì)熱變形溫度的提高有很好的作用，有效地提高了層狀硅酸鹽與PA-66樹(shù)脂的兼容性。稀土表面改性劑的引入對(duì)復(fù)合材料的阻燃性也無(wú)不良影響。從力學(xué)性能看4#也優(yōu)于2#。其它性能均達(dá)到本次試驗(yàn)?zāi)康?。稀土表面改性劑將有望成為一種頗具潛力的表面處理劑。
在阻燃PA6/硅酸鹽復(fù)合體系的應(yīng)用。本研究在非玻璃纖維增強(qiáng)的PA6中采用硅酸鹽作填充改性劑，擬提高材料的尺寸穩(wěn)定性，耐熱性及力學(xué)性能來(lái)達(dá)到產(chǎn)品的性能要求。該研究采用的填充劑為硅灰石。
硅酸鹽粉體的表面處理。實(shí)驗(yàn)采用沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何表面活化處理的原始硅酸鹽與經(jīng)過(guò)稀土表面改性劑處理的硅酸鹽填料進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。硅灰石的活化處理方式與前已敘及的層狀硅酸鹽處理方法完全相同。
阻燃PA6/稀土活化硅酸鹽復(fù)合體系的配方與性能。PA6/稀土活化硅酸鹽的阻燃復(fù)合體系的配方和對(duì)應(yīng)的性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。本實(shí)驗(yàn)采用的阻燃劑也是常規(guī)多溴芳香族化合物。
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