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PP阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-6 19:00:38
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PP阻燃剂领域,无卤阻燃剂如无机和膨胀阻燃剂将是PP传统重要阻燃剂。

无机阻燃剂无毒、无腐蚀,燃烧时不造成二次污染,耐高温。但添加量大,对制品加工性能和物理性能有较大影响。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PP无机阻燃剂开发应用的趋势,新型高性能无污染纳米无机复合阻燃PP具有广阔发展空间。

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PP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IFR具有非常广阔的发展前景。

由传统阻燃剂组成的协同阻燃剂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。它可通过阻燃剂复配,达到降低阻燃剂用量,提高阻燃性能的目的。

纳米黏土和纳米碳管将是未来PP阻燃剂研究的重点发展方向,和其它传统阻燃剂的复配将是未来新型PP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PP阻燃剂是能大幅提高阻燃效果,提高PP的力学性能、热性能及其它物理性能。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。从这点看,制备和传统阻燃剂复配的纳米基阻燃剂是满足上述要求的最有效途径,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,且低填充量、低成本、多功能、精细型等特点。

由于纳米粒子特有的量子尺寸效应、表面效应、界面效应、小尺寸效应和超塑性等特点,纳米PP复合材料具有独特的力学性能和阻燃性能,其突出特点是使用量很少就能赋予PP优异的物理力学和阻燃性能。除纳米无机阻燃剂外,层状黏土、纳米碳管PP已成为PP材料发展的前端产品。


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PP层状硅酸盐纳米复合材料采用相容剂如PP-g-MA等将PP插入到层状硅酸盐的片层状结构中,形成的纳米复合材料的热稳定性提高十分显著,热降解反应受到极大的阻碍。燃烧过程中在PP表面形成致密的炭层而提高阻燃性能,大幅减少阻燃剂用量而不降低PP的阻燃级别。

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PP获得阻燃性能。

IFR与PP层状硅酸盐纳米复合材料中的黏土具有协同效应,黏土与APP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,所得材料具有更 加优良的阻燃性能。用PA6代替PER作为成炭剂组成的膨胀型阻燃PP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阻燃体系熔滴的缺点,还使拉伸强度提高了44.3%;此外,还提高了材料的热稳定性,使剩炭率增加了12%。SEM观察表明纳米蒙脱土加入增强了材料界面黏结力,提高了材料韧性,起到了增容作用。

纳米碳管阻燃聚丙烯常规阻燃剂很难使PP获得理想的释热率,在PP中添加少量纳米碳管形成纳米复合材料后其阻燃性能获得很大提高,甚至高于有机黏土纳米复合材料的阻燃性能。纳米碳管具有亲油性,在PP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,不会产生有机改性剂较差的热稳定性对PP阻燃性能和力学性能的负面影响。此外,其热降解温度极高,不会影响加工过程。纳米碳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。

Kashiwaqi对0.5%~4%的多壁纳米碳管(MWNT)增强PP的热性能与燃烧性能进行了研究。观察到热释放速率峰值大幅度减少,MWNT为1%时减少量最大。阻燃性能提高是由于在整个样品表面覆盖有一层比较规整的没有任何裂纹及缺陷的絮状层而达到的,该层能够将内部的辐射从表面转移至气相中,从而降低了PP层的热流量,降低了热分解率。

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