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改性塑料如何实现阻燃改性?

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浏览:- 发布日期:2020-05-29 11:21:11【

一、阻燃的等级

阻燃剂厂家认为 阻燃是在聚合物材料的燃烧过程中,阻止或抑制其物理/化学变化的速度的过程。塑料阻燃等级由HB、V-2、V-1向V-0逐级递增,比V-0等级高的阻燃等级还有5V、5VB、5VA。

一般来说,人们会这么觉得,而且希望阻燃级别达到最高,但是实际情况并非如此。首先,现有的阻燃测试方法存在局限性,得到的结论也是相对的。再者,一些应用条件下,阻燃等级低的塑料反而要好。例如,在某些电器制品上,要求材料具有抗电弧点燃性,此时如果使用V-2级别的塑料会优于V-0等级的塑料。这是因为V-2级别的塑料不会在电作用下形成导电而结焦,从而降低了着火的可能性,V-0等级塑料反而存在着火可能性。

二、阻燃剂的分类

按阻燃剂和被阻燃材料的关系,阻燃剂可以分为添加型和反应型两大类。前者只是以物理方式分散于基材中,多应用于热塑性高聚物;后者主要作为单体或者是辅助试剂参与高聚物的合成反应,最后成为高聚物的结构单元,多应用于热固性高聚物。

按阻燃元素分类,常用的阻燃剂分为卤系、磷系、氮系以及卤-磷系、磷-氮系、锑系、镁-铝系、硼系、硅系、钼系等等,还有一类是膨胀型阻燃剂,它们大多是磷-氮化合物的复合物;以及一种纳米无机物,主要是层状硅酸盐。

三、阻燃剂的发展现况

1、有机卤系阻燃剂

目前,有机卤系阻燃剂仍然是最主要的阻燃剂产品之一,共近百个品种,主要是溴系阻燃剂和氯系阻燃剂,其中溴系阻燃剂有70多个品种。由于溴系阻燃剂具有阻燃效率高、用量少、对材料性能影响小、应用领域广泛、价格适中等优点,目前全球使用量较大的三种有机阻燃剂产品十溴二苯乙烷、四溴双酚A及六溴环二烷均属于溴系阻燃剂。

然而,卤系阻燃剂在环保及安全方面的问题日益显现。1986年,瑞士和德国科学家相继通过的试验证明多溴二苯醚(PBDPO)及以其阻燃的材料在热裂解和燃烧时会生成有毒致癌物质多溴代二苯并二噁英(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF),并且,溴系阻燃剂阻燃的高聚物在热裂及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体。目前,苹果、三星、惠普、戴尔等公司均承诺逐渐停用溴系阻燃剂,要求严格的甚至规定:Br<900ppm;Cl<900ppm;Br+Cl < 1500 ppm。

 2、无卤环保阻燃剂

目前,已被广泛研究和使用的无卤环保阻燃剂主要有无机阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、膨胀阻燃剂、纳米阻燃剂以及协效复配阻燃剂等。

目前,产业界正着力于开发新低毒低烟、无污染的阻燃剂和阻燃材料。无机系阻燃剂虽然没有环保方面的问题,但因其阻燃效率低,添加量大,容易降低材料本身机械性能的关系,往往用于对机械强度性能要求不高的材料,且往往需要添加溴系阻燃剂以提高协同阻燃效率,其应用领域具有一定的限制性;有机磷系阻燃剂具有环保方面的优势,是作为替代有机卤系阻燃剂的优先选择之一。而研究新型无卤阻燃剂和不同阻燃剂复合的协效作用,研制新型表面改性剂和新的表面改性技术,使阻燃剂与聚合物基体有适宜的相容性,构筑适度柔性、结合力强的界面结构,是目前阻燃剂的发展方向。

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四、阻燃原理

1、吸热作用

任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的,如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量,那么火焰温度就会降低,辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少,燃烧反应就会得到一定程度的抑制。

在高温条件下,阻燃剂发生了强烈的吸热反应,吸收燃烧放出的部分热量,降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成,阻止燃烧的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性,提高其自身的阻燃能力。

2、覆盖作用

在可燃材料中加入阻燃剂后,阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层,隔绝氧气,具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用,从而达到阻燃目的。

如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。

碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。

3、抑制链反应

根据燃烧的链反应理论,维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区,捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。

如含卤阻燃剂,它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区,卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。

4、不燃气体窒息作用

无卤阻燃剂厂家分析阻燃剂受热时分解出不燃气体,将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用,阻止燃烧的继续进行,达到阻燃的作用。

PVC塑料属于难燃塑料,离火自息,但也不是不燃,在火灾厉害的时候PVC会燃烧切放出有毒气体,因此特殊要求的环境需要使用添加阻燃剂的PVC配方体系的产品。



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