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聚氯乙烯用阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-9 10:52:21
聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料,是含有少量结晶结构的无定形聚合物。这种材料的结构如下:[ ―CH2 ―CHCl― ]n。PVC是VCM单体多数以头-尾结构相联的线形聚合物。碳原子为锯齿形排列,所有原子均以σ键相连。所有碳原子均为sp3杂化。

在PVC分子链上存在短的间规立构规整结构。随着聚合反应温度的降低,间规立构规整度提高。聚氯乙烯大分子结构中存在着头头结构、支链、双键、烯丙基氯、叔氯等不稳定性结构、使得耐热变形及耐老化差等缺点。故作交联后,可将该类缺点消除。

随着聚氯乙烯应用领域的日益扩大,对其各方面的性能要求也越来越高。聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值为40以上)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠)、机械强度及电绝缘性良好的优点。

聚氯乙烯的最大特点是阻燃性能,因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体,例如二恶英。因此需要聚氯乙烯用阻燃剂对其进行阻燃改性。

聚氯乙烯热稳定性差,受热易发生分解,且分解产物将加速聚氯乙烯分解;聚氯乙烯成型加工过程中对聚氯乙烯用阻燃剂的要求比较苛刻。少量的聚氯乙烯用阻燃剂分解就会引起聚氯乙烯材料的大量分解;此外,聚氯乙烯是高结晶性的聚合物,与其他添加剂相容性差。随着添加剂用量的增加,其物理力学性能大幅度降低,因此想制得阻燃性能良好的聚氯乙烯具有相当大的难度。

世界上工业发达的国家于20 世纪60 年代起就开始对聚氯乙烯用阻燃剂以及阻燃聚氯乙烯进行研究开发,70~80年代最为活跃。

由于适用于聚氯乙烯的阻燃剂体系比较少,且阻燃剂添加方法比较单一,大量添加阻燃剂会使其力学性能明显下降。因此,制备性能优良的阻燃聚氯乙烯很困难,本文将对不同的阻燃体系、阻燃剂不同添加方法作以简要介绍。




磷酸三异丙基苯酯(阻燃剂IPPP95)
iis7站长之家(阻燃剂TDCPP)物理化学性质

外观:无色粘性液体

熔 点:-64℃

沸 点:315℃

密 度:1.512

闪 光 点:249℃

折 射 率:n20/D 1.503

比重1.490-1.510

氯含量49.5%±0.5

颜色值   Max 100

水含量    0.10%Max

粘度(25℃)1500-1800CPS

酸度(毫克KOH /克 0.10 Max

磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(阻燃剂TDCPP)用途:

该产品具有高效阻燃剂,挥发性低,热稳定性高,耐水,耐碱稳定易溶于多数有机物质,加工性能好,用塑,防潮,防静电,防拉,防压缩性能。广泛用于不饱和聚酯,聚氨酯泡沫塑料,环氧树脂,酚醛树脂,橡胶,软质聚氯乙烯,合成纤维等塑料和涂料在高温热解,可以用作乳化剂和防爆剂。


无机阻燃剂具有热稳定性好、毒性小或无毒、不产生腐蚀性气体,在存储过程中不挥发、不析出、有持久的阻燃效果等优点,并且原料来源丰富,价格低廉。特别是现在对阻燃产品的环境安全性和使用安全性的要求日趋严格的情况下,无机阻燃剂显得越来越重要。目前,商业化的无机阻燃剂主要有氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、聚磷酸锌等。刘鹏波等选用Mg(OH)2作为聚氯乙烯 的阻燃剂,并且研究了其对聚氯乙烯阻燃效果及力学性能的影响。

随着Mg(OH )2 阻燃剂的加入,聚氯乙烯的阻燃性能有较大的提高,当Mg(OH)2的加入量为60% 时,氧指数由15%提高到40%,水平燃烧速度由0.33mm/s降至0.31mm/s。但是聚氯乙烯与无机阻燃剂Mg(OH)2的相容性差,阻燃剂的加入使聚氯乙烯的力学性能下降。

冯定松等研究了在共聚氯乙烯中加入Al(OH)3 或Mg(OH)2,结果表明:填充40%Al (OH)3 或Mg(OH)2 其燃烧速率降为纯共聚氯乙烯的一半,当Al (OH)3加入量占共聚氯乙烯质量的60%时,产物完全不燃;与Al(OH)3相比Mg(OH)2 的阻燃效果较差。将Al (OH)3 用铝偶联剂预处理后再与共聚氯乙烯共混,能明显改善其力学性能,且不影响其阻燃性。加入硬脂酸锌可明显改进其流动性。二者并用可明显增加共混材料的强度及流动性。以36%的聚氯乙烯、60%的Al(OH)3、4%的铝酸酯偶联剂制得的Al(OH)3 阻燃聚氯乙烯的燃烧特性为2s内无明火;拉伸强度为18.2MPa,缺口冲击强度为4.0kJ/m2。

赵小平等从硼系阻燃剂中筛选3,5水合硼酸锌;钼系阻燃剂中筛选钼酸铵对聚氯乙烯进行阻燃改性,发现用150g 聚氯乙烯,1g抗氧剂3114,1g三聚氰胺,0.5g外润滑剂EBS,加入20g硼酸锌时阻燃聚氯乙烯氧指数达到18%,但模压时有较强甲醛气味。此现象说明,硼系阻燃剂硼酸锌易引起聚氯乙烯分解,不适宜作为聚氯乙烯的主阻燃剂;当加入钼酸铵20g时阻燃聚氯乙烯氧指数可以达到18.5%,且加工时无甲醛气味,所得样板密实。钼系阻燃剂基本上不会引起聚氯乙烯的分解,并且阻燃效果也较好。

将Mn、Ba、Sr、Ca或Mg的硼酸盐加入到聚氯乙烯中得到自熄配方。用钼化合物,如MoO3、MoS2、(NH4)Mo2O7、CaMoO4等和磷或磷化合物阻燃聚氯乙烯。


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