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化学推进剂与高分子材料
年第雀第期
纳米阻燃复合材料的制备、应用及技术展望
庞维强,王斌
.西安近代化学研究所,陕西西安;.西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安
摘要:随着纳米高新技术发展,聚合物/层状硅酸盐近年来发展较快,对其研究已引起广泛关
注。在介绍纳米阻燃复合材料的阻燃机理和主要制备方法的基础上,总结了其主要应用状况,展望了
纳米阻燃复合材料的应用前景。指出绿色阻燃技术将是纳米阻燃复合材料的发展趋势,将来必有很大
的发展潜力。
关键词:聚合物层状硅酸盐;阻燃;纳米复合材料;制备;应用;技术展望
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:...
近年来随着纳米科技发展,纳米材料在许多科的反应速度,达到阻燃的目的;凝缩相阻燃是阻燃
学领域引起了广泛重视,已成为材料科学的研究热剂通过改变聚合物的热降解行为,促进成炭,来达
点,被认为是世纪最有前途的材料之一。目前, 到阻燃的目的。
阻燃材料主要通过种途径实现:一是使用添加型聚合物在燃烧过程中所形成的炭层,可有效阻
阻燃剂,二是使用反应型阻燃剂。其中,添加型止气相燃烧反应产生的热量及空气中的氧向聚合物内
阻燃剂是获得阻燃材料的主要方法。但现今制备的部的传递,使聚合物热降解速度下降,从而产生挥
聚合物阻燃材料大都含有卤素,一旦燃烧会释放出发物的速度也大大下降。此外,炭层也可有效地阻
大量的卤化氢气体,并产生很多烟雾,导致二次灾止挥发物向气相扩散,使气相燃烧速度明显下降,
害。磷系、氮系阻燃剂由于有毒,且在热稳定性、导致生成的热量减少,热量向聚合物内部的反馈也
迁移性、发烟量等方面存在不足,也限制了其应用相应减小,从而有效地阻止聚合物的进一步降解。
范围。当前无卤化技术已成为聚合物阻燃材料的主无卤阻燃大多是在聚合物中添加,和
要发展方向之一,无卤化阻燃技术大多是在聚合物:等无机阻燃剂、玻璃纤维等兀机填充剂及
中添加、:等无机阻燃剂】。一般一定量的金属氧化物和协效剂。近年来发现,一些
来说,无机填料热稳定性好,不产生腐蚀性及有毒含氮化合物也是高效的无卤阻燃剂。无机阻燃剂在
气体,难挥发,但由于无机阻燃填料阻燃效果差, 高温下能分解释放出其化学结合水,反应为吸热反
添加量大,对制品的加工性能、成型性能、物理应,可延缓高聚物的热降解速度,减慢或抑制高聚
力学性能和电气性能等有较大不良影响,目前虽采物的燃烧,并促进炭化和抑烟。另外,释放出的
取了一些措施如微细化和表面改性,但效果不大, 大量水汽可稀释可燃物的浓度,降低可燃气对燃烧
这样就迫切需要在满足材料阻燃要求的同时,全面的贡献,致使系统放热量和生烟量减小。而且有些
提高阻燃材料的其他各种性能。在聚合物纳米复合无机填充材料在燃烧表面形成壳层,可起隔热和阻
材料研究方面,聚合物/层状硅酸盐近来发展隔可燃气体向燃烧表面迁移的作用。而在纳米
较快,它是一种有机相聚合物和无机相硅酸盐阻燃复合材料中,由于复合材料的成分较单一,阻
形成的杂合物,现已引起广泛关注。燃机理也相对较简单,主要是由层状硅酸盐聚合物
纳米阻燃机理基体中的阻隔作用和对分子链的限制作用,使聚合
当聚合物燃烧时存在凝缩相分解区和气相火焰物的阻燃性能得到提高。
反应区,相应的阻燃方法即可分为气相