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稀土改性阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-14 17:10:21
通用塑料工程化和工程塑料高性能化是当今高分子材料功能化研究的主旋律。高分子材料功能化多采用合金化(A)、共混(B)、复合(C)等ABC方式。就无机矿物增强改性高分子材料复合体系而言,很多添加型阻燃剂的熔点高于基材树脂的加工温度。

因此,在加工过程中,稀土改性阻燃剂与无机矿物粉体一样是通过物理形式分散于基材树脂中的。提高无机粉体在基材树脂中的分散性和兼容性,加强无机粉体与稀土改性阻燃剂之间的兼容性或配伍性就显得至关重要。

通常,人们采用硅烷、钛酸酯、铝酸酯、铝-钛复合酯、磷酸酯、硼酸酯等偶联剂对无机粉体表面活化处理,通过改变无机物颗粒表面的极性状态或电荷状态提高无机物的疏水性或亲油性,加强无机物与基材树脂的兼容性。这种兼容性的加强是通过提高高分子链的缠绕和分子间的作用力实现的,结合力不强,兼容性的改善程度有限。

稀土改性阻燃剂是在传统偶联剂的亲水亲油结构中引入了轻稀土元素。稀土元素原子的价电子层结构有许多空轨道,容易接受多种多个配体提供的孤对电子形成配位键。配位键的键能远大于范德华力。因此,稀土表面改性剂除具有常规的偶联作用外,还可能在无机粉体/基材树脂/阻燃剂/其它添加剂之间形成以稀土元素为中心的多向配位结合,使得配方组分间的兼容性和/或配伍性得以同步提高,从而全面提升复合材料性能。

在阻燃PA66/层状硅酸盐复合体系的应用 。本研究是在非玻璃纤维增强的PA66中采用层状硅酸盐作为填充改性剂,拟提高材料的尺寸稳定性、耐热性及力学性能。

层状硅酸盐的表面处理。实验采用没有经过表面活化处理的层状硅酸盐与经过稀土表面改性剂处理的层状硅酸盐填料进行对照试验。

室温下,在5立升的高速混合锅中,向100份层状硅酸盐粉体中加入2份稀土表面改性剂WG-2,开动搅拌和加热,保持80~110℃下高速搅拌10分锺,得到稀土活化层状硅酸盐。此活化填料可直接进入下一道加工工序。若没有连续使用,加工使用时要将处理过的活化粉体在120℃下鼓风烘箱中烘2小时再用。


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阻燃PA66/稀土活化层状硅酸盐复合体系的配方与性能。PA66/稀土活化层状硅酸盐阻燃复合体系的配方和对应的性能测试数据如表1所示。本实验采用的阻燃剂依旧是常规的多溴芳香族化合物。

采用稀土表面改性剂处理过的填料配方与未处理的填料配方对照,热变形温度有明显的变化。在保持阻燃剂和其它助剂添加品种和数量相同的前提下,3#与1#对照,热变形温度高出9℃;保持阻燃剂和其它助剂添加品种和数量相同,降低添加比例(降低阻燃剂或助剂对性能的影响),4#与2#对照,热变形温度高出26℃。

这就说明采用稀土表面改性剂处理过的填料对热变形温度的提高有很好的作用,有效地提高了层状硅酸盐与PA-66树脂的兼容性。稀土表面改性剂的引入对复合材料的阻燃性也无不良影响。从力学性能看4#也优于2#。其它性能均达到本次试验目的。稀土表面改性剂将有望成为一种颇具潜力的表面处理剂。

在阻燃PA6/硅酸盐复合体系的应用。本研究在非玻璃纤维增强的PA6中采用硅酸盐作填充改性剂,拟提高材料的尺寸稳定性,耐热性及力学性能来达到产品的性能要求。该研究采用的填充剂为硅灰石。

硅酸盐粉体的表面处理。实验采用没有经过任何表面活化处理的原始硅酸盐与经过稀土表面改性剂处理的硅酸盐填料进行对照试验。硅灰石的活化处理方式与前已叙及的层状硅酸盐处理方法完全相同。

阻燃PA6/稀土活化硅酸盐复合体系的配方与性能。PA6/稀土活化硅酸盐的阻燃复合体系的配方和对应的性能测试数据如表2所示。本实验采用的阻燃剂也是常规多溴芳香族化合物。

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