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复合材料阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-6 13:29:44
添加型硅系复合材料阻燃剂在阻燃材料中占有重要的地位,添加型硅系阻燃剂分为有机硅系阻燃剂和无机硅系阻燃剂两大类。有机硅系阻燃剂的研究主要通过改进分子结构、提高分子量等来提高阻燃效果,改善成炭性能和被阻燃材料的加工及物理力学性能。无机硅系阻燃剂的研究,主要是提高其与被阻燃材料的相容性和增加阻燃效率。

有机硅系阻燃剂是一种高效、低毒、防熔滴、环境友好的非卤阻燃剂,也是一种成炭型抑烟剂。成炭技术是阻燃技术的新发展方向之一。一般通过添加成炭剂促进成炭或者促进交联反应产生炭层而达到阻燃目的。

据相关报道,加入AI(OH)3或Si02可提高聚丙烯膨胀体系的绝热性能,但极限氧指数(LOI)却下降;添加一定量的有机硅化合物可使蜂窝状炭结构更加稳定和致密,提高了聚丙烯的极限氧指数。用Mg(OH)2阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)时,加入有机硅能改善Mg(OH)2在EVA中的分散性并增加炭化残渣的生成量,进一步提高EVA/Mg(OH)2有机硅体系的氧指数。所以,有机硅系阻燃剂能促进炭的生成,提高炭层的稳定性和改善炭层结构,该炭层还具有一定的抑烟作用。

无机硅基添加剂(如二氧化硅)常用作填料。最近的研究发现,一定条件下,无机硅化合物无论作为聚合物的添加剂,还是与聚合物组成共混体,均具有较好的阻燃作用,但一般要与其他添加剂配合使用。

由于无机硅化合物资源丰富,取材方便,其阻燃的高聚物大多无毒少烟、燃烧值低、火焰传播速度慢,对此人们进行大量研究,已研制出的阻燃系统有二氧化硅、玻璃纤维、徽孔玻璃和低熔点玻璃、二氧化硅/氯化锡、硅凝胶/碳酸钾、硅酸盐(如3Mg02?4Sio2?H2O、滑石、硅酸铝)、聚磷酸铵(APP)、水合硅化合物/APP、硅氧烷/硼等,后两种主要用作阻燃氯助剂。

有些无机硅系阻燃材料燃烧时,生成的二氧化硅在体系表面形成无定形硅保护层。NIST的研究人员发现:二氧化硅凝胶/碳酸钾阻燃体系阻燃多羟基化台物(如聚乙烯醇、纤维索等)燃烧时,如果生成多配位有机硅化合物,则引起聚合物交联,而形成的含硅化合物茌燃烧时有可能生成含有Si-O-C键和Si-C键的保护炭层。


磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂,面上大多数产品为白色片状结晶,改产品为白色结晶性粉末,也更用于溶解于有机溶剂。产品生产出口厂家主要分布在江苏丶浙江,目前磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)生产出口厂家价格以江苏为主。


在不含氧聚合物[如聚丙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、尼龙66等]中加入二氧化硅凝胶/碳酸钾阻燃体系,燃烧时生成碳酸钾玻璃保护层;当体系中加入硅化合物和硼酸锌,燃烧时则产生硅酸硼玻璃态物质。

阻燃聚合物/无机物纳米复合材料阻燃剂。20世纪80年代末及90年代初兴起的聚合物/无机物纳米复合材料开辟了阻燃高分子材料的新途径,被国外有的文献誉为塑料阻燃技术的革命。所谓聚合物/无机物纳米复合材料阻燃剂,是将以特殊技术制得的纳米级(至少有一维尺寸小于1OOnm)无机物分散于聚合物基体(连续相)中形成的复合材料。

当基体中无机物组分含量为5%~lO%时,由于纳米材料极大的比表面积而产生的一系列效应,使它们具有较常规聚合物/填料复合材料无法比拟的优点,如密度小、机械强度高、吸气性和透气性低等,特别是这类材料的耐热性和阻燃性也大为提高。因此,以聚合物/无机物纳米复合材料作为阻燃材料,不仅有可能达到很多使用场所要求的阻燃等级,而且能够保持甚至改善聚合物基材原有的优异性能。 

目前人们已经研究了多种阻燃的聚合物/无机物纳米复合材料,如PBT/黏土纳米复合材料、PP/CaC03纳米复合材料、环氧树脂/黏土纳米复合材料、聚毗咯/含硅无机物纳米复合材料、聚合物/层状硅酸盐(LS)纳米阻燃复合材料。

其中聚合物/LS纳米复合材料阻燃剂(PSN)是目前研究最多、电是最有希望工业化的聚合物/无机物纳米复合材料。纳米级层状硅酸盐添加剂量少(一般为基材质量的2%~5%),分散性好;添加剂与聚合物之间接触面积极大且存在二者界面间的化学键,因而它们具有理想的粘接性能。

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