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聚丙烯(PP)阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-16 23:40:29
聚丙烯(PP)是一种力学性能优异、电绝缘性良好、耐化学腐蚀性好的通用塑料,其价格低廉、成型加工容易,广泛应用于电子电器、通讯器材、家用电器、汽车、建筑材料等领域,但聚丙烯的耐燃性差,极易产生大量熔融滴落,很容易引起火灾。因此,聚丙烯(PP)阻燃剂的研究开发成为热点之一。

聚丙烯燃烧时不产生烟,燃烧后不留炭渣,并伴随有熔滴和延流起火现象。聚丙烯的燃烧主要可以分为3个过程:遇氧分解产生可燃气体,可燃气体燃烧,热反馈以维持燃烧继续。破坏该循环的任一或数个阶段,都可以使燃烧得以自动停止。因此,聚丙烯的阻燃主要可以通过3种途径进行。第一种是利用阻燃剂对聚合物分解出的可燃气体产物的燃烧或火焰起阻止作用,由于阻燃是在气相中发生作用,故称为气相阻燃;第二种是利用阻燃剂来阻止有机聚合物热分解释放可燃气体,因为是对聚合物凝聚相发生作用,称为凝聚相阻燃;第 三种是利用阻燃剂阻止燃烧热返回聚合物的热反馈,称为中断热交换阻燃机理。

目前,聚丙烯(PP)阻燃剂的添加主要通过2种途径来实现,一种是通过机械混合的方法将添加型阻燃剂加入到聚丙烯中,从而达到阻燃的目的,这是目前制备阻燃聚丙烯的主要方法;另一种是将反应型阻燃剂接枝到聚丙烯的主链或侧链上,使改性聚丙烯具有阻燃性。如采用原位反应增容法将非卤阻燃剂反应性单体引入到聚丙烯大分子骨架上,因反应性单体起到了偶联剂的作用,显著提高了阻燃剂与聚丙烯的相容性。不同的反应单体增容效果不 同,双单体体系比单一体系具有更好的相容性。

聚丙烯(PP)阻燃剂的研究进展:水合金属化合物阻燃剂。这类阻燃剂主要是Al(OH)3和Mg(OH)2,其优点是无毒、热稳定性好,抑烟,受热会产生大量的水,吸收大量的热量,所产生的水蒸气又可稀释可燃性气体的浓度并隔绝空气。在此过程中,还会产生耐水金属氧化物并形成一层固相保护层,以阻止燃烧反应的继续进行。


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这类阻燃剂的缺点是添加量一般较大、与聚丙烯缺乏亲和力、分散性和相容性均较差,会降低聚丙烯的力学性能,故一般采用表面改性以及超细化等方法来增强其与聚丙烯的界面结合力。采用偶联剂对Al(OH)3进行表面处理,可改善其与聚丙烯的界面结合力;采用改进的造粒技术,向超细化方向发展,可使粒度分布变窄;采用大分子键合的方式对Al(OH)3进行改性,以降低产品的表面张力,改善填充后聚丙烯的力学性能。

朱磊等研究了不同表面活性剂改性Mg(OH)2的用量对聚丙烯阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂改性Mg(OH)2能更好改善聚丙烯的力学性能,显著提高聚丙烯的阻燃性能,在其用量为65%时,复合材料的氧指数达到32.4%,垂直燃烧特性可达UL-94V-0级。

刘继纯等分别采用硬脂酸和硅烷偶联剂对Mg(OH)2进行表面处理,研究了Mg(OH)2的表面处理方法对聚丙烯熔体流动速率和阻燃性能的影响。结果表明,经表面处理的Mg(OH)2可显著改善聚丙烯的加工性能,但对聚丙烯的阻燃性能没有明显影响。相同条件下,硅烷偶联剂比硬脂酸的改性效果更好,酸化水解条件对硅烷偶联剂的改性效果没有影响。

陈晓浪等研究了硅烷偶联剂表面改性 Mg(OH)2填充聚丙烯复合材料的阻燃性能和结晶行为。结果表明,硅烷偶联剂包覆在Mg(OH)2粉体表面,有效降低了粉体的表面能,提高了其在干态下的分散性。未改性的Mg(OH)2对聚丙烯有异相成核作用,使结晶峰温度升高;而硅烷偶联剂削弱了Mg(OH)2的异相成核作用。Mg(OH)2在聚丙烯基体中的分散性对聚丙烯球晶的晶粒形貌和晶粒尺寸起着十分重要的作用。改性后的Mg(OH)2能进一步提高聚丙烯的氧指数。

陈晓浪等还研究了钛酸酯和硅烷偶联剂对聚丙烯/纳米Mg(OH)2复合材料性能的影响。结果表明,所选偶联剂能有效地降低复合材料的表观黏度,改善体系的流动性。未改性的纳米Mg(OH)2对聚丙烯基体有异相成核作用;而表面改性剂能削弱填料的异相成核作用。改性后的纳米Mg(OH)2以独立形式均匀分散在聚丙烯基体中,界面的粘接力得到了加强,复合材料的拉伸强度和冲击强度有较大幅度的提高,阻燃性能也得到了改善。

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