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有机添加型阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-29 12:58:22
常用的有机添加型阻燃剂是含磷、溴、氯、氮等阻燃元素的有机化合物,尤其是有机磷系化合物是 PUF 阻燃研究领域中广泛应用的一种阻燃剂。它们具有阻燃效率高、粘度低、与聚醚多元醇相容性好、热稳定性适中及抗“焦化”等优点。

有机添加型阻燃剂中的卤素阻燃剂主要包括氯系和溴系两大类。其中溴系阻燃剂因其用量少、热稳定性好和阻燃效率高而成为目前世界上产量最大的阻燃剂之一。卤素阻燃剂在受热时分解产生卤化氢 HX,HX 通过两种机理起阻燃作用。

卤素阻燃剂渐渐被淘汰,一是自由基机理,消耗高分子降解产生的自由基 HO,使其浓度降低,从而延缓或中断燃烧的链反应; 二是表面覆盖机理,卤化氢是一种难燃的气体,密度比空气大,可以在高分子材料表面形成屏障,使可燃性气体浓度下降,从而减慢燃烧速度甚至使火焰熄灭。下面是关于卤素阻燃剂协同体系的最新研究成果。

有机添加型阻燃剂较常用的阻燃协同体系是固态阻燃剂和液态阻燃剂。由于固态阻燃剂使物料粘度增加,而液态阻燃剂降低物料粘度;二者结合使用也可调节反应物料的粘度,得到高阻燃的 PUF。

填料增强 RPU 的主要目的是提高材料的弹性模量、尺寸稳定性和耐热性能, 降低模塑成型过程中 的制品收缩率。由于聚氨酯的主要原料价格较高, 加入填料后可降低其成本。使用填料虽然有很多优 点, 但对 RPU 最大的不利影响就是降低了其冲击性 能。从填料发展历史来看, 玻璃纤维和中空玻璃微珠一直是增强聚氨酯体系的主要研究对象, 其原因 在于玻璃纤维和中空玻璃微珠对模量的提高非常明显。

但添加玻璃纤维后使其加工性能变差, 如添加质量分数为 30% 左右的、长度为 1. 5 mm 的切短玻 璃纤维时, 体系的粘度是同样添加量、粒度为 100 pm 云母填料的 50倍。中空玻璃微珠加工性能好, 可以提高 RPU 的综合机械性能, 但其对泡沫塑料的 增强作用主要依靠比模量高的特点, 因而在聚氨酯 弹性体体系中中空玻璃微珠的增强作用就不是非常明显, 其尺寸如果进一步减小, 不仅制作工艺困难, 而且会降低比模量, 所以发展潜力受到限制。

用偶联剂处理复合材料表面以改善界面的粘合目前已得到广泛应用。制备玻璃纤维增强塑料之前必须对玻璃纤维进行表面处理。否则制备的玻璃纤维增强塑料容易分层。对玻璃纤维表面来说,表面处理一般都用偶联剂进行处理。偶联剂不但能改善复合材料的界面粘接,而且对潮湿环境下的电性能和力学性能等方面效果显著。它是一类具有两种不同性质官能团的物质,分子中一部分是可与聚合物反应的有机官能团,另一部分官能团与无机物表面有较好的反应性,形成牢固的粘合。


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。


偶联剂在复合材料中的作用在于它在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层,界面层能传递应力,从而增强了增强材料与树脂基体之间粘合强度,提高了复合材料的性能,同时还可以防止其它介质向界面渗透,改善了界面状态,有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。

钛酸酯偶联剂的作用机理较为复杂,人们已进行了相当多的研究,提出了单分子层理论、化学键理论、浸润效应和表面能理论等多种理论,但至今尚无完整统一的认识。

硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早的偶联剂。硅烷偶联剂的通式为RnSiX(4-n)。

本实验用KH550改性。分子中含有两种不同的活性基团——氨基和氧基,可用来偶联有机高分子和无机填料,增强其粘结性,提高产品性能。常用于玻纤、铸造、纺织物助剂。

适用的聚合物有环氧、酚醛、三聚氰胺、尼龙、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚氨酯、丁腈橡胶等。

将玻璃微珠短切玻璃纤维束在偶联剂溶液中浸泡, 取出并在150 ℃ 烘干, 然后加人组合料中搅拌, 再加入异氰酸醋发泡模塑。

将阻燃剂在偶联剂和无水乙醇混合液中浸泡两小时,再在60℃下烘干,然后加入A组分中使用。

硬质聚氨酯泡沫塑料由多元醇、异氰酸酯和各种助剂制得,具有优良的物理力学性能、声学性能、电学性能和耐化学性能。尤其是其极低的导热系数使它的绝热性能远远优于其它同类塑料,因此目前主要用于保温行业。随着其力学强度的不断提高,它作为结构材料用于支撑、填充等方面的前景将日趋广阔。