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聚丙烯用阻燃剂的发展趋势

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-29 13:00:51
随环保呼声日益提高,卤系阻燃剂由于发烟量大、释放有毒及腐蚀气体将逐步淡出聚丙烯阻燃剂领域,着重使用无卤阻燃剂如无机阻燃剂和膨胀型阻燃剂将成为聚丙烯用阻燃剂的发展趋势

无机阻燃剂具有无毒、无腐蚀、燃烧时不造成一次污染、耐高温的优点。但无机阻燃剂的添加量大,会对聚丙烯的加工性能和力学性能有较大影响。采用表面改性及微细化可解决上述缺陷。纳米无机阻燃剂将成为无机类聚丙烯用阻燃剂的发展趋势。

膨胀型阻燃剂由于燃烧时烟雾少、放出气体无害及生成的炭层能有效地防止聚合物熔滴等优点非常适合聚丙烯阻燃,一直是人们研究的热点。因此,综合性能不断提高和改进的新型膨胀型阻燃剂也是聚丙烯用阻燃剂的发展趋势之一。

由传统阻燃剂组成的协同阻燃体系综合了各自优良的性能,阻燃效果好、成本低,既可阻燃又可抑烟,还具有其他一些特殊功能,前景仍十分广阔。它可通过与其他阻燃剂复配,达到降低阻燃剂用量,提高聚丙烯阻燃性能的目的。

纳米黏土和碳纳米管将是未来聚丙烯阻燃剂研究的重点发展方向,和其他传统阻燃剂的复配将是未来的主流阻燃剂。

目前任何一种阻燃剂都有一些自身的缺陷,未来所需要的聚丙烯用阻燃剂不但要大幅提高阻燃性能,同时还能提高力学性能、热性能及其他物理性能。此外,阻燃剂还需满足无毒无臭、无污染、制造简单、原料来源丰富等特点。未来开发的复配阻燃剂将具有高效阻燃、低烟、无毒、绿色环保、低填充量、低成本、多功能、精细型等特点。因此,今后应该深入研究无机阻燃剂的表面改性技术,解决分散性、界面黏结性等问题以减少其劣化材料力学性能的影响,进一步开发新型膨胀型阻燃剂和阻燃协效剂。


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。


采用聚丙烯-g-MAH作为相容剂,将聚丙烯插入到层状硅酸盐的片层结构中,形成的纳米复合材料的热稳定性显著提高,热降解反应受到极大的阻碍,燃烧过程中会在表面形成致密的炭层,复合材料的阻燃性能提高。阻燃机理一般认为是燃烧时形成的隔热、绝缘、低透气性的坚硬焦炭层阻止了外界氧的供应,热降解生成的易挥发物的逸出、燃烧热量的扩散等使聚丙烯阻燃性能得到提高。

IFR与黏土具有协同效应,黏土可与聚磷酸铵发生反应形成磷酸铝和类陶瓷结构,增加了膨胀炭层的保护作用,使聚丙烯具有更加优良的阻燃性能。采用PA6代替PER作为成炭剂组成的IFR具有熔滴、阻燃效果差的缺点,加入4%的纳米蒙脱土不仅克服了熔滴的缺点,还使拉伸强度提高了44.3%;此外,还提高了聚丙烯的热稳定性,使残炭率增加了12%。纳米蒙脱土可以增强界面黏结力,提高材料的韧性,起到了增容作用。

瞿英俊等以IFR为阻燃剂、蒙脱土为协效剂、聚丙烯-g-MAH为增容剂对聚丙烯进行了阻燃改性。结果表明,蒙脱土的加入降低了聚丙烯/IFR体系的阻燃性能和力学性能,但在一定程度上解决了体系燃烧时的浓烟现象。当IFR用量为35份时,体系的垂直燃烧性能达 到FV-0级,燃烧残余物形成致密的炭层,且具有良好的力学性能和加工性能。

常规阻燃剂很难使聚丙烯获得理想的热释放速率,在聚丙烯中添加少量碳纳米管后,其阻燃性能获得很大提高,甚至高于聚丙烯/有机黏土纳米复合材料的阻燃性能。碳纳米管具有亲油性,在聚丙烯中的分散比黏土要容易得 多,不需要有机改性处理以及使用溶剂,不会带来因为有机改性剂热稳定性较差对聚丙烯阻燃性能和力学性能的负面影响。此外,碳纳米管的热降解温度极高,不会影响加工过程。碳纳米管是一种环境友好的添加型阻燃剂,在循环使用或摒弃时不会对环境造成危害。

李文华等采用溶液法制备了聚丙烯/碳纳米管复合材料。研究发现,碳纳米管具有异相成核的作用,加入了碳纳米管后,聚丙烯的晶粒明显细化,且复合材料的热稳定性和阻燃性能得到了明显提高。

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