文档介绍：膨胀型复合阻燃聚烯烃的研究进展
膨胀型复合阻燃聚烯烃的研究进展
摘要:介绍了膨胀型阻燃剂的组成和作用机理,综述了近年来膨胀型阻燃聚烯烃的研究进展。高效环保的膨胀型阻燃剂符合阻燃剂的发展方向,具有很好的应用前景。
关键词: 膨胀型阻燃剂阻燃机理协同效应
近年来,随着人们环保意识增强和对塑料阻燃性能要求的提高,聚烯烃塑料阻燃技术面临新的挑战。传统的卤素阻燃聚烯烃在燃烧时会产生有毒、腐蚀性气体和大量烟雾,存在很大安全隐患。无机填料阻燃剂则需要较大的添加量才能达到较好的阻燃效果,且很大程度上影响了塑料的力学性能。新一代无卤膨胀型阻燃剂(IFR)应运而生,成为近年来的阻燃领域的研究热点。目前,国内外对高效膨胀型阻燃剂的研究开展了大量工作,并取得一定成果。
一、膨胀型阻燃剂的组成、作用机理
膨胀型阻燃剂通过膨胀过程实现聚烯烃的阻燃,主要由三部分组成,分别是酸源(脱水剂或炭化促进剂)、炭源(成炭剂)和气源(发泡剂)。酸源一般为无机酸盐和无机酸酯类,主要有磷酸铵盐、磷酸酯、硼酸盐和硅酸盐,起到促进多羟基化合物的脱水炭化的作用。炭源主要是一些含碳量高的多羟基有机化合物,如季戊四醇、山梨醇、淀粉和含有多羟基的树脂等,是形成炭化层的物质基础。气源一般为含氮的多碳化合物,如尿素、三聚氰胺、双氰胺等,能在适宜温度下分解并释放惰性气体(NH3、CO2、H2O等),促进膨胀多孔炭层的形成[1]。
膨胀型阻燃剂的凝聚相阻燃机理得到普遍认同。多孔泡沫炭质层的形成经历以下过程:①在较低温度下,酸源释放出能酯化多元醇并能作为脱水剂的无机酸,如磷酸或偏磷酸;②在稍高的温度下,无机酸与多元醇发生酯化;③体系在酯化反应前或期间开始熔融;④酯化反应产生的水蒸气和气源分解的不燃气体使熔融体系发泡膨胀;⑤反应接近终止时,体系开始胶化和固化,最终形成蓬松多孔的泡沫炭层。炭质层的形成,减少了聚合物进一步降解并释放可燃性气体的可能性,同时隔绝了外界氧的进入,从而在相当长的时间内对聚合物起阻燃作用。
二、膨胀型复合阻燃聚烯烃的研究进展
膨胀型复合阻燃聚烯烃主要通过不同氮磷阻燃剂(磷酸盐、多元醇和含氮化合物)间的复配,并以一定配比填充聚烯烃实现阻燃效果。目前,膨胀型阻燃体系尚存在一些不足之处,表现在:⑴相容性差;⑵易吸湿,⑶阻燃剂的起始分解温度较低,热稳定性较差。因此,研究一些新的处理方法是促进膨胀型阻燃剂在实际应用的重要手段。主要的改性处理技术包括表面改性、微胶囊化、超细化、协同阻燃等等。

通过各种表面改性剂与膨胀型阻燃剂颗粒表面的化学反应,改善阻燃剂与聚合物基体之间的相容性,有利于阻燃剂在基体中的分散,提高阻燃剂的综合性能。采用微胶囊化技术对膨胀型阻燃剂进行包裹改性,不仅可以改善膨胀型阻燃剂的吸潮性,而且改进膨胀型阻燃剂与基体的相容性,防止有效的阻燃成分在阻燃系统内的迁移,从而达到提高阻燃材料性能的目的。
曹芳等[2]以三聚氰胺(MEL)表面包覆的方法对聚磷酸铵进行改性,改性后的MAPP吸湿性降低,热稳定性及与基料之间的相容性有所提高。将MAPP与PER复配成IFR阻燃PP,当IFR用量为25%时,LOI已超过30%,阻燃级别已达UL94 V-0级。
Marosi Gy等[3]用三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化APP,与未处理的APP 相比,胶囊