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阻燃劑的新發(fā)展

阻燃劑的新發(fā)展

  目前,所用阻燃劑主要有含鹵化合物、含磷化合物、鹵一磷化合物、無機添加劑及膨脹型阻燃劑。其中含鹵阻燃劑的目前世界上產(chǎn)量最大的有機阻燃劑之一,但由于鹵系阻燃劑在燃燒時會產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體及煙霧,造成二次污染,引起了人們的普遍關(guān)注。阻燃劑無鹵化呼聲日益高漲,2003年11月,歐盟國家已經(jīng)明令禁用溴二苯醚和十一溴二苯醚等含鹵素阻燃劑。而無機添加型阻燃由于添加量大,對材料(高聚物)性能,尤其是力學(xué)性能影響嚴(yán)重,也不是理想的阻燃劑。

  在無鹵阻燃體系中,膨脹阻燃劑是重要的一類。膨脹阻燃劑優(yōu)于含鹵阻燃劑之處在其燃燒時煙霧小,而求放出的氣體無害。另外,膨脹阻燃劑生成的碳層可以吸附熔融、著火的聚合物,防止其低落而傳播火災(zāi),因此它是比較有發(fā)展前途的阻燃劑。無機水合物的阻燃劑將被復(fù)合型具有協(xié)同效應(yīng)的阻燃劑所替代,其中納米復(fù)合材料將作為阻燃的一種新途徑。

1.      氮系阻燃劑

磷酸氫二銨【(NH42HPO4】、氯化銨(NH4CI)、硫酸銨【(NH42SO4】等銨鹽目前已經(jīng)很少使用,近期開發(fā)成功了三聚氰胺基聚合物,可用于聚氨酯和聚酰的阻燃,起作用較為明顯。這種阻燃劑不需添加其他任何助劑,且添加量少,可用于多種聚合物,具有良好的經(jīng)濟效益。

 2膨脹性石墨阻燃劑

  膨脹性石墨(EG)是近期發(fā)展起來的一種無鹵無機膨脹膨脹型阻燃劑,它資源豐富、制造簡單、價格低廉、無毒、低煙,當(dāng)其與某些協(xié)效劑共同使用時,阻燃效果良好的?捎米鯡G阻燃協(xié)效劑的有:

(1)    磷化合物:如紅磷、聚磷酸銨、三聚氰胺磷酸鹽、磷酸胍。

(2)    金屬氧化物:如三氧化二銻、五氧化二銻、氧化鎂、硼酸鋅(2ZnO·3B2O3·3.5H2O)、八鉬酸銨等。

  3.超細(xì)化阻燃劑

  目前,AI(OH)3、Mg(OH)2的超細(xì)化、納米化是主要研究開發(fā)方向。大量添加AI(OH)3、Mg(OH)2會降低材料的機械性能,然而充填微細(xì)化AI(OH)3、Mg(OH)2,反而會起到剛性粒子增速增強的效果,特別是納米級材料。阻燃作用石油化學(xué)反應(yīng)支配的,等量的阻燃劑,其粒徑愈小,比表面積就愈大,阻燃效果就愈好,阻燃效果就愈好了。超細(xì)化也是從親和性方面考慮的,正因為AI(OH)3、Mg(OH)2增強了界面的相互作用,其可以更均勻等分散在基體樹脂中,從而能更有效地改善共混科的力學(xué)性能。例如,在EEA樹脂中添加等量AI(OH)3時,AI(OH)3的平均粒徑越小,共混科的拉伸強度就越高。

  4.表面改性阻燃劑

  無機阻燃劑具有較強的極性與親水性,同非極性聚合物材料相容性差,界面難以形成良好的結(jié)合和粘接。為改善AI(OH)3、Mg(OH)2與聚合物間的粘接力和界面親和性,用偶聯(lián)劑對AI(OH)3、Mg(OH)2阻燃劑進行表面處理是最為有效的方法之一。

  AI(OH)3、Mg(OH)2通常有的偶聯(lián)劑是硅烷和鈦酸酯類。經(jīng)硅烷處理后的AI(OH)3、Mg(OH)2,阻燃效果好,能有效提高聚酯的彎曲強度和環(huán)氧樹脂的拉伸強度;經(jīng)乙烯一硅烷處理的AI(OH)3、Mg(OH)2,可用于提高交聯(lián)乙烯一醋酸乙烯共聚物的阻燃性、耐熱性和抗?jié)裥浴?/FONT>

  鈦酸酯類偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑可以并用,能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。經(jīng)過表面改性處理后的AI(OH)3、Mg(OH)2,表面活性得到了提高,增加了與樹脂之間的親和度,改善了制品的物理機械性能,增加了樹脂的加工流動性,降低了AI(OH)3、Mg(OH)2表面的吸濕率,提高了阻燃制品的各種電氣性能,而且可將阻燃效果由FV–1級提高到FV–0級。

  5大分子鍵合處理

  用大分子鍵合方式處理氫氧化鋁、氫氧化鎂的效果優(yōu)于鋁酸酯類偶聯(lián)劑。改性后的AI(OH)3、Mg(OH)2的表面張力均明顯下降,其中表面張力的極性分量大幅度下降而色散分量稍有提高。且非極性液體預(yù)處理過的AI(OH)3、Mg(OH)2的接觸角度小,而極性液體與它的接觸較一般明顯增大。因而可改善填充后聚合物的機械性能。

  6.泡沫整理法

  泡沫整理法是將阻燃劑以泡沫的形式施加到織物上,是一種節(jié)水、節(jié)能有益于環(huán)境保護的新方法,適用于紡織品的各種后整理。如Autofoam泡沫整理系統(tǒng),通過特殊的施加裝置,對地毯、絨類織物的阻燃整理還可以取得其他方法無法到達(dá)的良好效果。

  7.阻燃增效劑

  有些阻燃劑,特別是無機阻燃劑單獨使用時,阻燃效果并不是很好,總有些不足的地方,克服的方法是添加與阻燃劑有協(xié)同效應(yīng)的所謂增效劑。通常選用銻-磷、磷-氮等協(xié)同體系。

(1)        微膠囊增加劑:紅磷阻燃效率高、用量少、適用面廣,微膠囊化的紅磷克服了紅磷吸濕、易著色、以爆炸等缺點。由于阻燃劑微膠囊化提高了阻燃劑的熱穩(wěn)定性及強度,因此很有發(fā)展?jié)摿。微膠囊紅磷是主要的阻燃協(xié)效劑之一,它對AI(OH)3、Mg(OH)2、氮等阻燃體系都有協(xié)同作用。

(2)          硼酸鋅阻燃增效:硼酸鋅(2ZnO·3B2O3·3.5H2O)和AI(OH)3、Mg(OH)2有較好的協(xié)同作用,它具有促進材料燃燒時的磷化和抑煙作用。單獨使用時,硼酸行也是一種阻燃劑。實驗發(fā)現(xiàn),在EVA體系中,硼酸鋅部分代替AI(OH)3后,成碳量可以增加10倍,而且是印染方式轉(zhuǎn)為有煙燃燒方式。

(1)        阿

(2)    開發(fā)各種混紡織物用耐久阻燃劑。

 

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