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阻燃劑紅磷的微膠囊化
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-28 10:55:38 |
紅磷是一種無機填充體系良好的阻燃協(xié)效劑，其阻燃機理是:加入它的聚合物燃燒時，經(jīng)歷一系列變化生成聚偏磷酸;形成一層又粘又薄的膜，緊緊的包覆在聚合物表面，隔絕空氣中的氧氣使燃燒停止。
但單獨使用紅磷是不夠的，它作為ATH和MDH的 阻燃協(xié)效劑使其阻燃性得到極大的提高。紅磷對體系物理機械性能破壞很大，而且其顏色限制了使用范圍，因此需要阻燃劑紅磷的微膠囊化。
阻燃劑紅磷的微膠囊化是在紅磷表面包覆一層或幾層保護膜而形成的，此包覆層不僅可防止紅磷顆粒與氧及水接觸而產(chǎn)生磷化氫，而且可避免紅磷由于沖擊加熱而引燃。微膠囊化紅磷與普通紅磷相比，阻燃效率高，對制品的物理機械性能影響小，能改善阻燃劑與樹脂的相容性，且低煙、低毒，與樹脂混合時不放出PH3，同時也不易被沖擊加熱引燃，耐候性及穩(wěn)定性也較佳。
按照包覆紅磷的材料的不同，紅磷包覆可分為無機包覆法、有機包覆法及無機2有機復(fù)合包覆法等三種。當(dāng)前所采用較多的無機2有機包覆紅磷系先在紅磷上包覆一層Al(OH)3、Zn(OH)2等無機層，再包覆一層酚醛樹脂、三聚氰胺2甲醛樹脂或環(huán)氧樹脂有機層的方法，是當(dāng)前紅磷表面改性較為理想的工藝。
阻燃劑紅磷的微膠囊化與普通紅磷相比，不僅保持了原有紅磷的優(yōu)點，而且更具有實用性。首先它的阻燃效率高，對制品的物理、機械性能影響小。且能賦予被阻燃材料較好的抗沖擊性能，能改善阻燃劑與樹脂的相容性，可使紅磷均勻地分散在樹脂中;其次，它的熱穩(wěn)定性好，可用于某些需高溫加工成型的高聚物制品，且低煙、低毒，與樹脂混合時不放出PH3，也不易被沖擊引燃，粉塵爆炸危險性大為減少;再次，包覆紅磷在耐候性、電氣性能、適用期及在被阻燃基材中的穩(wěn)定性等方面也遠優(yōu)于普通紅磷。
磷酸三苯酯阻燃劑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。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。
將硅酮化合物作為阻燃劑的研究始于20世紀80年代初期。1981年，Kamber等，發(fā)表關(guān)于聚碳酸酯與聚甲基硅氧烷共混，可使阻燃性能提高的研究報告。雖然有機硅阻燃劑的研究開發(fā)落后于鹵系及磷系阻燃劑，但是，有機硅阻燃劑作為一類新型的無鹵阻燃劑，以其優(yōu)異的阻燃性、成型加工性和環(huán)境友好而獨具風(fēng)采。有機硅阻燃劑有硅油、硅樹脂、帶功能團的聚硅氧烷、聚碳酸酯一硅氧烷共聚物丙烯酸酯一硅氧烷復(fù)合材料以及硅凝膠等。以硅酮化合物阻燃的高分子材料，硅酮阻燃劑多半會遷移到材料的表面，形成表面為硅酮富集層的高分子梯度材料。
一旦燃燒時，就會生成硅酮特有的、含有一S i-O鍵和一Si-C-鍵的無機隔熱絕緣保護層，既阻止了燃燒生成的分解成物外逸，又抑制了高分子材料的熱分解，達到了高阻燃化、低發(fā)煙量、低有害性的目的。目前開發(fā)應(yīng)用的有機硅阻燃劑有美國DowCorning公司開發(fā)并商品化的“D.C. RM ”系列阻燃劑:日本NEC與GE東芝有機硅公司共同研究開發(fā)的硅酮阻燃劑“XC-99-B6645";還有美國GE公司開發(fā)的SFR104有機硅樹脂等。
磷系阻燃劑的阻燃作用主要體現(xiàn)在火災(zāi)初期的高聚物分解階段，因其能促進聚合物脫水發(fā)化，從而減少聚合物因熱分解而產(chǎn)生的可燃性氣體的數(shù)量，并且所生成的碳膜還能隔絕外界空氣和熱。通常，磷系阻燃劑對含氧聚合物的作用效果最佳，主要被用在含羥基的纖維素、聚氨酯、聚酯等聚合物中。對于不含氧的烴類聚合物，磷系阻燃劑的作用效果就比較小。
膨脹體系的炭由聚合物在較低的溫度下不完全裂解或氧化生成。炭的形成速率很快且涉及熱氧化。這種炭形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可作為阻隔分解氣體和熔融聚合物通過的屏障。炭層的膨脹倍數(shù)、膨脹速率、強度及組成也是影響炭層質(zhì)量的重要因素。
另據(jù)報道，炭層的一些物理性能如機械強度、連續(xù)性、孔的開閉性、氣體和液體的穿透性等比膨脹度更有效。SEM顯示加入無機添加劑后,蜂窩狀炭結(jié)構(gòu)傾向開裂,使氧指數(shù)下降。因此為確保有良好的阻燃性,小室的尺寸應(yīng)控制在一定范圍。這是由于小室中空氣雖然可以降低熱傳導(dǎo)率,但如果小室體積過大,則空氣對流可以提高熱傳導(dǎo)率。熱傳導(dǎo)率的增大導(dǎo)致熱降解加快,從而降低阻燃作用。
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