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氢氧化物阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-13 15:22:37
阻燃尼龙用的氢氧化物阻燃剂主要是氢氧化镁。氢氧化镁340 ℃开始吸热分解,430 ℃失重最大,到490 ℃分解反应终止,得到MgO 并释出大量水。Mg(OH)2分解时大量吸热(0. 77 kJ / g) ,降低了环境温度,同时释出的水起到稀释和屏蔽空气的作用。

降解产生的MgO 残渣强烈影响聚合物的燃烧性能,限制了热返回到底层聚合物中,并阻止了氧接近聚合物;降解产生大面积氧化表面,吸收炭灰物种,催化其氧化,从而抑制了烟的产生。

氢氧化物阻燃剂Mg(OH)2起到阻燃、抑烟的双重作用。但需要解决分散,与基体相容性等一系列问题。

常用于改善氢氧化物阻燃剂Mg(OH)2与尼龙相容性的方法有:(1)用偶联剂对其表面进行处理;(2)研制大 分子界面改性剂对其表面进行处理;(3)采用纳米技术对其表面进行处理;常素芹等[17] 采用自制的大分子界面改性剂对氢氧化镁表面进行改性,发现分散性与相容性得以改善,阻燃效果良好。

金属氢氧化物阻燃剂中,氢氧化铝进入市场早,消费量比氢氧化镁大得多。尽管得到合适的晶形已经很多年,氢氧化镁晶体生长比较难控制,原来生产氢氧化镁的过程很复杂,导致氢氧化镁价格相对高,一直困扰着它的实际应用。近年来在沉淀法和水合法基础上开发了氢氧化镁生产的新工艺,使得氢氧化镁具有取代氢氧化铝的趋势。

氢氧化镁阻燃剂的特点。氢氧化镁Mg(OH)2,白色固体粉末,不溶于碱性物质,受热分解为氧化镁和水,加热到340℃时开始分解,430℃时分解速度最快,到490℃时完全分解。氢氧化镁晶体属于2价金属水合物族,晶体结构是层状的CdI2型,形成连续的六边形,Mg2+层和OH-层互相重叠,每个镁离子被6个氢氧根离子配合从而形成Mg(OH)6八面体。

标准状态下:Mg(OH)2(s)MgO(s)+H2O(g)△H=81.02kJ/mol同样作为无机阻燃剂,氢氧化镁与氢氧化铝相比具有很多优点:①氢氧化铝热分解温度为245~320℃,与氢氧化镁分解温度340~490℃相比,有效使用范围低,适合用于加工温度比较低的树脂如ABS、丙烯酸树脂和环氧树脂等。


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。


氢氧化铝由于分解温度较低,其中部分结晶水在材料加工时已经分解,易使制品多泡、多孔,自身的阻燃效果也下降。而氢氧化镁能使得被填加的材料承受更高的加工温度,有利于加快挤塑速度,缩短模塑时间。

而且氢氧化镁的分解能比氢氧化铝大、热容高,能够吸入更多的热量,阻燃效果更好[2]。②氢氧化镁的粒度比氢氧化铝小,对材料加工设备磨损小,有利于延长设备的使用寿命。③氢氧化镁的减烟效果比氢氧化铝好,能中和聚合物燃烧产生的有毒气体如二氧化硫、二氧化碳等。④原料丰富、易得,海水资源中含有大量的镁盐,同时还有镁矿如菱镁矿、白云石和水镁石等。

氢氧化镁阻燃剂的机理。氢氧化镁属于填加型阻燃剂,受热分解释放出水气,同时吸收了大量的热量,可以降低材料表面的温度,使得聚合物降解的速度放慢,随之小分子可燃物质的产生也减少。释放出来的水气稀释了表面的氧气,使燃烧难以进行。

氢氧化镁在材料表面形成炭化层,阻止氧气和热量的进入,并且氢氧化镁分解生成的氧化镁是高级耐火材料,所以当燃烧源消失,火就自动停止,起到阻燃的效果。由于氢氧化镁阻燃作用主要发生在聚合物降解区,减少可燃物的产生,而对预燃区作用很少,可燃物的完全燃烧影响很小,产生的烟雾也减少,并且氢氧化镁可以冲淡和吸收烟雾,所以氢氧化镁具有减烟效果。

氢氧化镁阻燃剂的特性要求普通氢氧化镁一般为无定形或六方晶形晶体,比表面积大,晶粒容易2次聚集,极性很强,填充在树脂、塑料等中时分散性不好,而且容易使得材料机械强度明显下降,特别是冲击强度,所以普通氢氧化镁是不适合用作填充用阻燃剂。氢氧化镁用作阻燃剂时,必须经过特殊处理和表面改性,具备特定的晶形。

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