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金属氢氧化物无机阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-5 10:26:18
金属氢氧化物,如Al(OH)3和Mg(OH)2是另外一类应用非常广泛的无机阻燃剂。

Riva等研究发现,将金属氢氧化物无机阻燃剂Mg(OH)2与聚磷酸铵和PA6协同用于乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的阻燃处理,体系具有更好的阻燃性能,主要是由于Mg(OH)2和聚磷酸铵在降解时存在相互作用,Mg(OH)2促进了聚磷酸铵降解时NH3的释放。

Castrovinci等通过锥形量热分析表明,在用于丁苯橡胶的阻燃时,聚磷酸铵比金属氢氧化物无机阻燃剂Al(OH)3更为有效,添加60%的Al(OH)3才能达到添加12%聚磷酸铵时的阻燃效果,而且1%的Al(OH)3加入聚磷酸铵处理的丁苯橡胶时,产生了明显的对抗效应。

通过研究丁苯橡胶与Al(OH)3及聚磷酸铵间的相互作用表明,磷酸铝盐的生成反而对单一使用聚磷酸铵的阻燃体系产生了不利的影响。Al(OH)3与聚磷酸铵共同用于丁苯橡胶的阻燃时存在明显的对抗效应。因此,金属氢氧化物无机阻燃剂与聚磷酸铵为主的膨胀体系协同阻燃不同聚合物体系时应作进一步的研究。

层状双羟基氧化物(LDH)在最近几年已成为膨胀体系协效研究的另一热点。研究表明单一的LDH对改善聚合物的阻燃性能效果不佳,而与聚磷酸铵等膨胀型阻燃体系复配可明显提高阻燃效率,降低其对力学性能的不利影响。徐建华等将纳米LDH与聚磷酸铵在一定范围内复配用于PA6/PP共混体系,可产生良好的协同阻燃效果。

协同阻燃效果可能是由于LDH在受热过程中释放出该膨胀阻燃体系所需的适量气体,同时产生的镁铝复合氧化物不仅具有大的比表面积,而且具有较强的碱性催化作用,因此能与酸源聚磷酸铵充分作用,促进聚磷酸铵更好地催化PA6/PP基材快速脱水、交联、成炭,从而实现酸源、炭源、气源最佳匹配,有效发挥凝聚相膨胀阻燃的作用。

汪关才等将水镁石、Al(OH)3、聚磷酸铵复配用于阻燃不饱和聚酯树脂(UPR)。结果表明,在该复配阻燃体系中,水镁石、Al(OH)3、聚磷酸铵三者存在明显的协效作用,在水镁石/Al(OH)3/聚磷酸铵为2/1/1、复合阻燃剂含量为40%时,复合材料极限氧指数达33.8%,垂直燃烧达FV-0级,烟密度等级为56.74,能够满足国家B1级电器类热固性塑料的使用要求。


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Zhang等在水溶液中将聚磷酸铵、PER等插入LDH的层间,然后对PP进行阻燃处理,与传统的混合法相比,新的处理方法得到的阻燃PP具有更优异的透光性和力学性能。在添加量为30%时,极限氧指数达到31%,UL94测试达到V1级。

Zhao等将LDH与聚磷酸铵共同用于PVA的阻燃处理,研究发现,在复合阻燃剂的添加量为15%时,随着LDH的含量在0.1%~10%范围内逐步增加时,极限氧指 数达到33%并通过UL94V0级,与PP/聚磷酸铵体系相比,LDH的加入提高了体系的分解温度和力学性能。

Zhang等研究了含有不同二价阳离子的LDH协同阻燃的PP/膨胀型阻燃剂体系,结果表明LDH能够在体系中达到纳米尺寸的分散,LDH和聚磷酸铵间存在协同阻燃作用,使材料的极限氧指数增加,热释放速率、总热释放量及产烟量明显降低,尤其是含有Zn 2+ 或 Cu2+的LDH使体系的极限氧指数达到33%,UL94测试通过V0级。LDH能明显改善阻燃体系的热稳定性,并形成更为坚实的炭层。

Xie等认为一些金属配合物如乙酰丙酮和低聚水杨醛的Cu(ò)、Co(ò)、Ni(ò)等配合物不但可以作为自由基抑制剂,而且能够催化成炭,因此将金属配合物应用于膨胀体系阻燃的低密度聚乙烯(PE-LD)时,可以大大提高样品在400~650e时的剩炭,减少可燃性降解产物的生成,有效提高材料的阻燃性能。

Wang等将金属配合物应用于聚乙烯醇(PVA)膨胀阻燃体系,发现当加入0.5%的金属配合物时,可明显改善材料的阻燃性能,通过TGA、SEM及FTIR对聚合物的热降解和剩炭形态结构的研究表明,水杨醛肟合镍(NiSAO)能提高PVA/膨胀型阻燃剂体系的热稳定性,剩炭中含有磷酸或多聚磷酸,连续稠密的炭层能够阻止燃烧过程中的热量传递,提高材料的阻燃性能。

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