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金属氧化物类阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-19 11:27:10
一些金属氧化物类阻燃剂也是膨胀型阻燃剂经常用到的效果较为突出的协效剂。

Levchik等研究发现,在聚磷酸铵阻燃的PA6中加入一些无机填料如CaCO3、ZnCO3、MnO2等可以明显改善材料的阻燃性能,但CaCO3和ZnCO3不会影响PA6和聚磷酸铵间的相互作用,而MnO2会加速PA6的氧化,生成更多的炭,同时MnO2会与聚磷酸铵反应生成磷酸盐玻璃体,使体系的剩炭率提高,并且使炭层的隔热及隔离可燃性气体的性能得到改善。Lewinm的研究工作证实锌和锰的化合物对于聚磷酸铵/PER体系具有催化协效作用。

田春明等通过极限氧指数、TGA和傅里叶红外光谱(FTIR)详细研究了一系列氧化物ZnO、CdO、 MnO2、ZrO2、TiO2等金属氧化物类阻燃剂在膨胀型阻燃PP中的阻燃协效作用。结果表明,氧化物与聚磷酸铵/PER膨胀阻燃体系之间存在显著的协效作用,对酯化及成炭反应具有明显的催化作用,但对最终生成的残余产物结构并没有影响,金属氧化物能促使生成更多的剩炭,形成稳定的炭层,是材料阻燃性能提高的主要原因。

Po等的专利也提到用金属氧化物如MnO2、MnO、TiO2、ZrO2、CuO、Sb2O3等金属氧化物类阻燃剂作为聚磷酸铵/PER的协效剂用于聚苯乙烯(PS)、高抗冲聚苯乙烯和聚丁二烯的阻燃,不会过多损害材料的物理力学性能。

Li等将La2O3作为协效剂应用于膨胀阻燃PP,当阻燃剂的添加量为20%时,非常少量的La2O3可大幅度提高PP的极限氧指数同时使材料通过UL94V0级,对阻燃PP起到协同阻燃和消烟作用。



磷酸三(二甲苯)酯(阻燃剂TXP)物理化学性质

外 观:无色或淡黄色黏稠液体

熔 点:46 deg C

沸 点:490.8°Cat760mmHg

折 射 率:n20/D 1.552

闪 光 点:263.8°C

密 度:1.154g/cm3

酸值:≤0.1

折射率:1.550?1.560

水份%:≤0.1%

颜色值:(PT-CO)≤200

闪点:≥230

比重:1.130~1.150

磷酸三(二甲苯)酯(阻燃剂TXP)用途

本品挥发性低、耐水解、有良好阻燃性,用于抗燃汽轮机油,具有良好的热氧化安定性、润滑性,作为润滑油脂的挤压抗磨添加剂、增塑剂。同时也用作阻燃、耐磨、耐霉菌的电缆,聚氯乙烯运输带、人造革、泡沫、地板材料中,也可在冶金、电力、机械工程等方面作为抗燃液压油。


Wu等通过TGA、FTIR以及SEM详细研究了主族金属氧化物Bi2O3、Sb2O3和SnO2等在PP/聚磷酸铵/DPER阻燃体系的协同作用,发现少量的金属氧化物就能提高体系的极限氧指数;TGA研究表明Bi2O3能够抑制聚磷酸铵/DPER在高温下的分解,增加剩炭率;TGA和FTIR研究表明Bi2O3改变了降解过程中NH3和磷氧化物的释放,提高了阻燃效率。

进一步的研究发现,过渡金属氧化物如MnO2、ZnO、Ni2O3等对PP/聚磷酸铵/DPER阻燃体系均有协效作用,由于过渡金属离子具有特殊的核外电子排布方式(具有d轨道)、离子半径等,可与聚磷酸铵产生强烈的相互作用,生成配合物,使得含Ni2O3的PP/聚磷酸铵/DPER体系在高温下的熔融性与NH3的释放能够有利的匹配,对于提高材料的阻燃性能最为有效。

Liu等将金属氧化物用于聚磷酸铵/PER阻燃的丁苯橡胶,研究表明添加3.4份的ZrO2能够使材料达到UL94V0级,ZrO2能增强阻燃体系在高温下的稳定性,提高剩炭率,ZrO2与聚磷酸铵相互反应生成了ZrP2O7,含有ZrO2的阻燃样品的剩炭结构更致密,有力地提高了材料的阻燃性能。黄年华等将氧化铜和聚磷酸铵复合用于PA6的阻燃处理,结果表明,氧化铜可降低PA6的起始分解温度和热失重速率,提高热分解的活化能,促进烷基酰胺键的断裂,改变了PA6的热降解途径。聚磷酸铵与PA6反应生成磷碳酯类物质,在高温下具有较好的热稳定性,有利于阻燃性能的提高。

Chen等将协效剂甲酸镍用于聚磷酸铵/PER处理 的PP中,研究表明甲酸镍使样品的极限氧指数明显升高,并且使PP体系的热稳定性和剩炭的微观结构发生改变,催化剂的含量在0.1%~5%范围内逐渐增大时,样品的极限氧指数逐步增加;随着催化剂含量的进一步增加,极限氧指数反而降低。

Nie等利用水热法合成了纳米多孔的磷酸镍,将磷酸镍作为协效剂用于 聚磷酸铵/PER处理的PP中,研究发现添加2%的磷酸镍与23%膨胀型阻燃剂时,可使材料的极限氧指数从28.0%提高至35.5%,在PP中仅加入20%的膨胀 型阻燃剂时,材料不能通过UL94测试,而当2%的磷酸镍与18%的膨胀型阻燃剂协同使用时,材料可以达到UL94V0级。XPS研究表明,将PP/膨胀型阻燃剂/磷酸镍体系在800e处理10min,样品的P/C和N/C的比率与PP/膨胀型阻燃剂体系相比明显提高,从0.133和0.0328分别提高至0.205和0.047,分别提高了54%和45.4%。与有机蒙托土、4A分子筛以及硼酸锌相比具有更好的协同效应。

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