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有機(jī)添加型阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-10-29 12:58:22 |
常用的有機(jī)添加型阻燃劑是含磷、溴、氯、氮等阻燃元素的有機(jī)化合物，尤其是有機(jī)磷系化合物是 PUF 阻燃研究領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種阻燃劑。它們具有阻燃效率高、粘度低、與聚醚多元醇相容性好、熱穩(wěn)定性適中及抗“焦化”等優(yōu)點(diǎn)。
有機(jī)添加型阻燃劑中的鹵素阻燃劑主要包括氯系和溴系兩大類。其中溴系阻燃劑因其用量少、熱穩(wěn)定性好和阻燃效率高而成為目前世界上產(chǎn)量最大的阻燃劑之一。鹵素阻燃劑在受熱時(shí)分解產(chǎn)生鹵化氫 HX，HX 通過(guò)兩種機(jī)理起阻燃作用。
鹵素阻燃劑漸漸被淘汰，一是自由基機(jī)理，消耗高分子降解產(chǎn)生的自由基 HO，使其濃度降低，從而延緩或中斷燃燒的鏈反應(yīng); 二是表面覆蓋機(jī)理，鹵化氫是一種難燃的氣體，密度比空氣大，可以在高分子材料表面形成屏障，使可燃性氣體濃度下降，從而減慢燃燒速度甚至使火焰熄滅。下面是關(guān)于鹵素阻燃劑協(xié)同體系的最新研究成果。
有機(jī)添加型阻燃劑較常用的阻燃協(xié)同體系是固態(tài)阻燃劑和液態(tài)阻燃劑。由于固態(tài)阻燃劑使物料粘度增加，而液態(tài)阻燃劑降低物料粘度；二者結(jié)合使用也可調(diào)節(jié)反應(yīng)物料的粘度，得到高阻燃的 PUF。
填料增強(qiáng) RPU 的主要目的是提高材料的彈性模量、尺寸穩(wěn)定性和耐熱性能, 降低模塑成型過(guò)程中 的制品收縮率。由于聚氨酯的主要原料價(jià)格較高, 加入填料后可降低其成本。使用填料雖然有很多優(yōu) 點(diǎn), 但對(duì) RPU 最大的不利影響就是降低了其沖擊性 能。從填料發(fā)展歷史來(lái)看, 玻璃纖維和中空玻璃微珠一直是增強(qiáng)聚氨酯體系的主要研究對(duì)象, 其原因 在于玻璃纖維和中空玻璃微珠對(duì)模量的提高非常明顯。
但添加玻璃纖維后使其加工性能變差, 如添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30% 左右的、長(zhǎng)度為 1. 5 mm 的切短玻 璃纖維時(shí), 體系的粘度是同樣添加量、粒度為 100 pm 云母填料的 50倍。中空玻璃微珠加工性能好, 可以提高 RPU 的綜合機(jī)械性能, 但其對(duì)泡沫塑料的 增強(qiáng)作用主要依靠比模量高的特點(diǎn), 因而在聚氨酯 彈性體體系中中空玻璃微珠的增強(qiáng)作用就不是非常明顯, 其尺寸如果進(jìn)一步減小, 不僅制作工藝?yán)щy, 而且會(huì)降低比模量, 所以發(fā)展?jié)摿κ艿较拗啤?br />
用偶聯(lián)劑處理復(fù)合材料表面以改善界面的粘合目前已得到廣泛應(yīng)用。制備玻璃纖維增強(qiáng)塑料之前必須對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面處理。否則制備的玻璃纖維增強(qiáng)塑料容易分層。對(duì)玻璃纖維表面來(lái)說(shuō)，表面處理一般都用偶聯(lián)劑進(jìn)行處理。偶聯(lián)劑不但能改善復(fù)合材料的界面粘接，而且對(duì)潮濕環(huán)境下的電性能和力學(xué)性能等方面效果顯著。它是一類具有兩種不同性質(zhì)官能團(tuán)的物質(zhì)，分子中一部分是可與聚合物反應(yīng)的有機(jī)官能團(tuán)，另一部分官能團(tuán)與無(wú)機(jī)物表面有較好的反應(yīng)性，形成牢固的粘合。
磷酸三苯酯tpp是種含磷元素的無(wú)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(jī)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(diǎn)約50℃，受熱時(shí)快速熔化成箍狀，潤(rùn)精效果極佳，常作為阻燃增塑潤(rùn)精劑使用。它在許多塑料和樹(shù)脂用作阻燃劑，如酚醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)酯等。
偶聯(lián)劑在復(fù)合材料中的作用在于它在增強(qiáng)材料與樹(shù)脂基體之間形成一個(gè)界面層，界面層能傳遞應(yīng)力，從而增強(qiáng)了增強(qiáng)材料與樹(shù)脂基體之間粘合強(qiáng)度，提高了復(fù)合材料的性能，同時(shí)還可以防止其它介質(zhì)向界面滲透，改善了界面狀態(tài)，有利于制品的耐老化、耐應(yīng)力及電絕緣性能。
鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機(jī)理較為復(fù)雜，人們已進(jìn)行了相當(dāng)多的研究,提出了單分子層理論、化學(xué)鍵理論、浸潤(rùn)效應(yīng)和表面能理論等多種理論，但至今尚無(wú)完整統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。
硅烷偶聯(lián)劑是人們研究最早、應(yīng)用最早的偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑的通式為RnSiX(4-n)。
本實(shí)驗(yàn)用KH550改性。分子中含有兩種不同的活性基團(tuán)——氨基和氧基，可用來(lái)偶聯(lián)有機(jī)高分子和無(wú)機(jī)填料，增強(qiáng)其粘結(jié)性，提高產(chǎn)品性能。常用于玻纖、鑄造、紡織物助劑。
適用的聚合物有環(huán)氧、酚醛、三聚氰胺、尼龍、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚氨酯、丁腈橡膠等。
將玻璃微珠短切玻璃纖維束在偶聯(lián)劑溶液中浸泡, 取出并在150 ℃ 烘干, 然后加人組合料中攪拌, 再加入異氰酸醋發(fā)泡模塑。
將阻燃劑在偶聯(lián)劑和無(wú)水乙醇混合液中浸泡兩小時(shí)，再在60℃下烘干，然后加入A組分中使用。
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料由多元醇、異氰酸酯和各種助劑制得，具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)性能。尤其是其極低的導(dǎo)熱系數(shù)使它的絕熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它同類塑料，因此目前主要用于保溫行業(yè)。隨著其力學(xué)強(qiáng)度的不斷提高，它作為結(jié)構(gòu)材料用于支撐、填充等方面的前景將日趨廣闊。
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固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
