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纳米阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-3 16:33:13
纳米级三氧化二锑阻燃材料由于其粒度的变小具有特殊的延展性能,在阻燃性能方面比微米级三氧化二锑有了数量级的提高。聚合物/层状无机物纳米复合材料具有比传统填充材料优异得多的力学性能、热性能、阻燃性能、各向异性等。

随着社会的发展和物质财富的不断增加,人们的生活和工作条件日益改善,建筑物外部及室内装饰材料广泛采用涂饰技术,饰面型防火涂料是一种集装饰和防火为一体的新型涂料品种。当它涂覆于可燃基材表面时,平时可起到一定的装饰作用,一旦发生火灾则能够阻止火势蔓延,达到保护基材,使人们有足够时间离开火场和组织抢救的目的。

但是在饰面型防火涂料的质量方面还存在着一些问题,利用纳米阻燃剂提高饰面型防火涂料的性能具有非常重要的理论价值和现实意义。

纳米阻燃剂的优点。研究中发现,有些纳米材料具有阻止燃烧的功能,如果将它们作为阻燃剂添加到可燃材料中,可以改变这些可燃材料的燃烧性能,使其成为难燃烧材料。

纳米超细粉阻燃材料。阻燃剂在高分子材料加工过程中的重要助剂之一,如果采用纳米技术对高分子材料进行阻燃处理,可以实现难燃性和自息性。目前,使用的阻燃剂大多数为无机阻燃剂,它们包括锑系阻燃剂、铝系阻燃剂、磷系阻燃剂和硼系阻燃剂等。

由于这些阻燃剂添加到聚合物中,会引起聚合物的加工工艺及产品性能发生改变,特别是对模塑产品、挤型产品和薄膜产品的表面光洁度影响较大,故需要使所有添加型无机阻燃剂的粒度超细化。

像目前使用最多的一种添加型阻燃剂三氧化二锑,其颗粒大小和形态对塑料制品和纺织织物的性能和阻燃效果影响非常大。粒度是三氧化二锑的重要指标,只有当三氧化二锑的粒度处于纳米量级时才会使其本身具有较大的比表面积,对织物的渗透性大,黏附力高,具有很强的耐洗牢度,阻燃效果也非常明显。

超细化的纳米阻燃剂可以改善材料的力学性能,减少阻燃剂的用量,满足工艺要求。


磷酸三苯酯tpp是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂,面上大多数产品为自色片状结晶,改产品为自色结晶性粉末,也更用于溶解于有机溶剂,TPP不溶于水,溶于苯、氯仿、醚和而酮,微溶于Z醇。微具芳香气味,微有潮解性,不易燃烧。熔点约50℃,受热时快速熔化成箍状,润精效果极佳,常作为阻燃增塑润精剂使用。它在许多塑料和树脂用作阻燃剂,如酚醛树脂,环氧树酯等。


纳米级三氧化二锑阻燃材料由于其粒度的变小具有特殊的延展性能,在阻燃性能方面比微米级三氧化二锑有了数量级的提高。尤其重要的是由于纳米级三氧化二锑粒子直径小于化纤纤维的直径,有可能加入到化纤原料母粒中,这样纺丝后在化纤中均匀分布阻燃材料,从而使得纤维本身具有高效阻燃性。

阻燃纳米复合材料。尽管使用超细阻燃剂能有效地提高聚合物的阻燃性能,但也存在一些问题,如不能有效控制有毒气体的释放及大量烟雾的生成,添加阻燃剂后会影响聚合物的机械性能,还会造成一定的环境影响。因此,研究并使用聚合物/层状无机物纳米复合材料将能同时满足上述要求并具有较好的阻燃性能。

纳米复合材料实际上是将材料中的一个或多个以纳米尺寸或分子水平均匀分散在另一组分的基体中。据国外资料报道,由于这样处理后的材料存在超细的尺寸,所以其性质比其相应的宏观或微米级复合材料均有较大的改善。

目前在实验室已经制备出纳米级环氧树脂、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龙-6、丙烯酸等复合材料。如尼龙-6/蒙脱土(4.2%)纳米复合材料的拉伸强度比纯尼龙-6增强50%,玻璃化温度比纯尼龙-6提高约90℃;同时热释放效率也比纯尼龙-6要低得很多。

聚合物/层状无机物纳米复合材料具有比传统填充材料优异得多的力学性能、热性能、阻燃性能、各向异性等。国外已将聚合物/层状无机物纳米复合材料用于制造汽车发动机的配件,并准备应用于飞机内部材料、燃料舱、电子或电气部件、护罩内的结构部件、制动器和轮胎制造等。

纳米阻燃剂多是氧化物(CuO、ZnO、Fe2O3等)和复合化合物,其制备的方法多采用制备纳米粒子的液相法。通常的液相法有:直接沉淀法、溶胶—凝胶法、共沉淀法。此外,还有微波合成法、电弧法等。

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