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        阻燃劑三大改性研究,新進展一覽!

        2021-06-25 已有64人瀏覽 皖燃科技

        目前,阻燃劑微膠囊化、阻燃劑超細化、阻燃劑表面改性這三種方法是目前研究最多的阻燃劑改性方法,能有效改善阻燃劑的相容性問題。

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        1、阻燃劑微膠囊化

        微膠囊技術是指用高分子材料包裹固體、氣體或者液體成為直徑1 um~5000 um 的殼芯結構的微小膠囊。

        微膠囊技術的特點在于微膠囊能在形態上把液體、氣體轉變為固體,賦予了芯物質新物理特性;囊壁可以起到隔離、保護作用,讓容易相互反應的物質穩定共存,同時可以屏蔽有色、味或毒性物質;芯物質可根據需要控制釋放出來。


        阻燃劑微膠囊制備原理

        界面聚合法兩種活性單體或者聚合物分別溶解在兩種互不相混溶的溶劑中,將含阻燃劑的一種單體溶液分散到另一種液體中,通過在兩溶液界面處發生聚合反應。聚合物沉積在阻燃劑的表面形成膠囊。

        原位聚合法將阻燃劑粒子和兩種單體溶在同一種溶劑中,兩種單體在催化劑作用下發生加成反應生產預聚本,再進行縮聚反應形成聚合物,聚合物沉積在阻燃劑粒子界面上,形成薄膜包覆在粒子的表面形成微膠囊。


        相分離法將一種可溶的聚合物分散到不含溶解阻燃劑的溶劑體系中,然后加入一種能與不含溶解阻燃劑的溶劑體系混合,但不能溶解阻燃劑與聚合物的液體,經化學交聯(非溶劑沉析)固化形成膠囊壁。

        溶液蒸發法溶有包囊材料、阻燃劑的混合物溶液分散到含乳化劑等揮發性助劑的介質中,隨后揮發性的介貢急劇從溶液中蒸發,形成囊克包覆阻燃劑。

        溶液凝膠法溶有包囊材料、阻燃劑的混合物溶液分散到含乳化劑等揮發性助劑的介質中,隨后揮發性的介質急劇從溶液中蒸發,形成囊殼包覆阻燃劑。

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        研究進展

        國內學者采用氫鍵自組裝效應制備了以次磷酸鋁(AHP)為內核材料、三聚氰胺氰尿酸(MCA)為囊材的微膠囊改性次磷酸鋁(MAHP),用于阻燃聚酰胺6 (PA6)中。

        在囊核比為2∶8時穩定性最好,其起始分解溫度達329.3℃,650℃質量保持率為43.3%。微膠囊改性次磷酸鋁比次磷酸鋁在PA6中的阻燃效果更好,添加20%時,極限氧指數(LOI)為27.1%,達到UL94 V-0級。


        此外,以包覆紅磷和MCA為協效阻燃劑,并配合適當的增容劑的研究中發現,15%紅磷+5%MCA+6%增容劑可讓PA66/GF材料的LOI達到33%,拉伸強度為16.7MPa,缺口沖擊強度為10.5kJ/㎡,彎曲強度為145.8MPa,具有良好阻燃性能和力學性能。


        2、阻燃劑超細化

        納米級阻燃劑是由超微阻燃粒子凝聚而成顆粒尺寸為1m~100 nm的塊體、薄膜、多層膜和纖維狀的阻燃劑。

        傳統的無機阻燃材料通過超細化處理后,利用納米粒子的尺寸效應、表面效應來增強界面作用,使阻燃劑可以更均勻地分散在基體樹脂中,起到剛性粒子增塑增強的作用,改善阻燃劑和聚合物基體的相容性,提高了材料的抗沖擊性能和阻燃性能。


        研究進展

        國內學者發現了碳納米管與超細氫氧化鎂[Mg(OH)2]之間存在著協效阻燃作用,將碳納米管少量添加在EVA/Mg(OH)2阻燃體系中,可以降低復合體系的熱釋放速率。

        還有將納米氧化鋅( nano-ZnO)與膨脹阻燃劑(IFR)復配,制成IFR/nano-ZnO復合阻燃劑,用于阻燃三元乙丙橡膠/聚丙烯(EPDM/PP)復合材料。

        結果表明:EPDM/PP/IFR/nano-ZnO 阻燃復合材料具有優良的阻燃性能,材料的力學性能也得到明顯改善;另外,當nano-ZnO用量為2%時,該阻燃復合材料的綜合性能最佳。


        3、阻燃劑表面改性

        表面改性是采用物理或化學的方法,利用表面改性劑對顆粒進行表面化學反應和表面包覆,從而改變顆粒表面的化學和物理性質的工藝過程。阻燃劑表面改性的方法很多,從改性劑方面可以分為偶聯劑改性和有機物改性兩種,從工藝上可以分為干法和濕法兩種。

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        一些常用改性劑的型號和具體應用

        研究進展

        劉立華等采用陰離子表面改性和濕法改性對氫氧化鋁進行了表面改性。

        當改性劑添加量為3%,改性時間為30 min,改性溫度為90℃時,氫氧化鋁的熱穩定性明顯提高,紅外光譜可以看出氫氧化鋁表面以化學鍵與改性劑結合,添加到PVC中,LOI 從25.1提高到了29.5。

        研究了聚碳硅烷(PCS)對Mg(OH)2的表面改性效果,將改性后Mg(OH)z用于阻燃聚乙烯(PE)中。

        結果表明,制備PE/PCS/Mg(OH)z復合材料的極限氧指數增大到了35.0,改性后的Mg(OH)z在PE表面形成了致密性高類陶瓷狀阻擋層,大大提高了聚乙烯的阻燃性和熱穩定性。

        有研究者使用硅烷偶聯劑改性堿性鈣基膨潤土,結果表明,當改性溫度70℃,硅烷偶聯劑用量3%,制備得的改性堿性鈣基膨潤土的活化指數高達96%。


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