聚乙烯無(wú)鹵阻燃研究進(jìn)展

1、聚乙烯無(wú)鹵阻燃研究進(jìn)展楊志驊(金發(fā)科技綿陽(yáng)東方特種工程塑料有限公司,綿陽(yáng)621000摘要介紹了金屬氫氧化物、磷系阻燃劑、硅系阻燃劑、膨脹型阻燃劑等無(wú)鹵阻燃劑在聚乙烯體系中的應(yīng)用進(jìn)展,綜述了無(wú)鹵阻燃劑對(duì)聚乙烯的阻燃機(jī)理、阻燃效果及其發(fā)展方向。關(guān)鍵詞聚乙烯無(wú)鹵阻燃劑應(yīng)用聚乙烯(PE因其低廉的價(jià)格、優(yōu)良的性能而被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、建筑建材、電子電氣等諸多領(lǐng)域,是目前產(chǎn)量最大的通用塑料之一。我國(guó)的PE工業(yè)發(fā)展速度很快,2010年,PE產(chǎn)量達(dá)到986萬(wàn)t,同比增長(zhǎng)289%。但PE耐燃性差的缺點(diǎn)嚴(yán)重影響了其應(yīng)用,其極限氧指數(shù)很低(約173%,屬于易燃材料,在燃燒過(guò)程中熱釋放速率大,熱值高,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?/p>

2、,分解產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w等,極易造成火災(zāi),對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全形成巨大的威脅。因此對(duì)PE的阻燃研究逐漸成為科研工作的重點(diǎn)之一。過(guò)去常采用含鹵阻燃劑來(lái)提高其阻燃性能,但由于含鹵阻燃劑在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量煙霧及含鹵的有毒、有害氣體造成二次災(zāi)害,為此低煙無(wú)鹵阻燃PE的研究已經(jīng)引起了普遍的重視。筆者重點(diǎn)介紹了無(wú)鹵阻燃劑對(duì)PE的改性研究進(jìn)展及其未來(lái)的發(fā)展方向。1PE的燃燒機(jī)理及阻燃途徑PE是由乙烯單體自由基聚合而成的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)聚合物,著火溫度為340,分解溫度為325左右,燃燒速度快,而且伴有熔滴和流延起火現(xiàn)象。PE的燃燒過(guò)程是一種復(fù)雜的自由基鏈鎖反應(yīng)過(guò)程。研究表明,PE在空氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生活性很大的HO

3、83;、H·自由基,這些自由基有促進(jìn)燃燒的作用,其受熱分解反應(yīng)如下1:鏈引發(fā):RHR·+H·鏈增長(zhǎng):H·+O2O+H;R·+O2ROO·ROO·+RHROOH+R·鏈支化:ROOHRO·+OH;2ROOHRO·+ROO·+H2O;RO·+RHROH+R··OH+RHH2O+R·鏈終止:2R·RR;R·+OH·ROH;2RO·ROOH;2ROO·ROOR+O2鏈鎖反應(yīng)產(chǎn)生大量的燃燒熱,這些熱量一部分

4、反饋到PE基體,促使其發(fā)生進(jìn)一步熱解,維持繼續(xù)燃燒。另外,燃燒的滴落物可使其它可燃物著火,加速火災(zāi)的蔓延擴(kuò)大。目前,對(duì)PE的阻燃處理可通過(guò)以下途徑2:吸熱效應(yīng),吸收熱分解產(chǎn)生的熱量,降低體系溫度,如加入Al(OH3;覆蓋效應(yīng),通過(guò)促進(jìn)聚合物成炭,減少可燃?xì)怏w的生產(chǎn),在材料表面覆蓋一層膨松、均質(zhì)炭層,起到隔熱、隔氧、抑煙、防止熔滴的作用,即膨脹阻燃;捕捉自由基,如溴、氯的有機(jī)化物能與燃燒產(chǎn)生的自由基作用產(chǎn)生水,起到鏈鎖反應(yīng)抑制劑的作用;稀釋效應(yīng),受熱時(shí)產(chǎn)生不燃性氣體起到稀釋可燃性氣體的作用,使其達(dá)不到可燃濃度,如磷酸銨等。2PE無(wú)鹵阻燃體系阻燃劑大體可分為反應(yīng)型和添加型兩類。反應(yīng)型阻燃劑主要是將

5、帶有阻燃元素的單體接枝到聚合物主鏈或側(cè)鏈上去,使聚合物本身具有了阻燃性能。添加型阻燃劑,通常是指在成型加工過(guò)程中加入后以物理分散狀態(tài)與聚合物基體混合,但對(duì)聚合物及其它組分不起化學(xué)反應(yīng)而增加阻燃性的添加劑,由于其操作方便且阻燃性能良好而得以廣泛應(yīng)用。由于PE單體中沒(méi)有活性基團(tuán),反應(yīng)型阻燃劑對(duì)其不適用,所以大多使用添加型阻燃劑對(duì)其進(jìn)行阻燃。21金屬氫氧化物PE用金屬氫氧化物阻燃劑主要有Al(OH3和Mg(OH2,這兩種是歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家用量最多的一類無(wú)鹵阻燃劑,它們具有熱穩(wěn)定好、無(wú)毒、不揮發(fā)、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、發(fā)煙量小、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),既可以單獨(dú)使用,又可以與其它類阻燃劑并用,被稱為“無(wú)

6、公害阻燃劑”。(1Al(OH3和Mg(OH2的阻燃機(jī)理受熱分解吸熱,降低聚合物的溫度,從而減慢聚合物的分解速度。主要在固體降解區(qū)阻燃,可以抑制和減少可燃性氣體的產(chǎn)生而發(fā)揮抑煙功能。分解產(chǎn)生的大量水蒸氣可以稀釋火焰區(qū)里可燃?xì)怏w和氧氣的濃度,阻止燃燒進(jìn)行。有助于燃燒時(shí)形成炭層,起到很好的阻隔作用。降低可燃聚合物的濃度,提高聚合物的氧指數(shù)。其中Al(OH3的起始分解溫度較低(約為205,難適用于加工溫度高的聚合物,但Al(OH3分解吸熱量較大(約為1960J/g,對(duì)于成型溫度不高于215的聚合物,有良好的阻燃效果。Mg(OH2的起始分解溫度較高(約為320,吸熱量為1600J/g,其受熱分解生成的M

7、gO又是良好的耐火材料,有助燃燒過(guò)程中形成碳化物,起到隔熱隔氧作用,更適合于成型加工溫度高的聚合物。(2Al(OH3和Mg(OH2阻燃劑的表面改性為使聚合物達(dá)到阻燃要求,金屬氫氧化物的添加量相當(dāng)收稿日期:2011-05-11大,據(jù)統(tǒng)計(jì),用量約為鹵系阻燃劑的幾十倍。這將會(huì)導(dǎo)致阻燃材料的力學(xué)性能大大降低,且燃燒時(shí)有滴落現(xiàn)象,因此使用時(shí),需要對(duì)阻燃劑或PE基體進(jìn)行改性處理。通過(guò)用偶聯(lián)劑或表面活性劑對(duì)阻燃劑進(jìn)行表面處理來(lái)改善阻燃劑與基體材料的相容性,有助于改善復(fù)合材料的力學(xué)性能,并能提高阻燃劑的添加量,有利于成型加工。目前常用的偶聯(lián)劑有硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑,無(wú)機(jī)粒子表面活性劑有硬脂酸鹽以及帶極性基團(tuán)的聚

8、合物(如環(huán)氧樹(shù)脂等。安晶等3以Mg(OH2為阻燃劑,硬脂酸鈉為改性劑,研究了不同添加量的Mg(OH2對(duì)PE的阻燃效果,并對(duì)比了改性前后力學(xué)性能及阻燃性能的差異。研究表明,高含量的Mg(OH2可以提高復(fù)合材料的氧指數(shù),但其力學(xué)性能也逐漸下降。改性后的復(fù)合體系比改性前力學(xué)性能下降平緩,氧指數(shù)上升較明顯。孫建忠等4分別以Mg(OH2和水滑石為阻燃劑,加入到茂金屬PE基體中,研究了Mg(OH2的粒徑大小對(duì)材料力學(xué)和阻燃性能的影響以及二者對(duì)PE阻燃效果的差異。結(jié)果表明,Mg(OH2的粒徑大小只影響材料的力學(xué)性能,幾乎與材料的阻燃性能無(wú)關(guān);水滑石特有的結(jié)構(gòu)使其具有比Al(OH3更優(yōu)越的阻燃性能。陳玉坤等5

9、采用氣泡液膜法制備了不同表面活性劑包覆的疏松型Al(OH3,研究了其對(duì)線性低密度聚乙烯(PE-LLD力學(xué)和阻燃性能的影響。結(jié)果表明,不同表面活性劑包覆的Al(OH3對(duì)PE-LLD的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和氧指數(shù)影響不大,但會(huì)顯著影響材料的沖擊強(qiáng)度、熱釋放速率、燃燒質(zhì)量損失率及熱穩(wěn)定性等,其中以聚乙二醇6000包覆的Al(OH3對(duì)PE-LLD的力學(xué)性能、阻燃性能及熱穩(wěn)定性能保持效果較好。王勇等6研究發(fā)現(xiàn),偶聯(lián)劑對(duì)阻燃復(fù)合材料的性能有很大的改善,且大分子偶聯(lián)劑比小分子的效果更好。陳一等7通過(guò)油酸鈉濕法表面處理納米Mg(OH2共混改性阻燃高密度聚乙烯(PE-HD,研究了油酸鈉表面改性機(jī)理及其用量對(duì)體系阻

10、燃性能、力學(xué)性能及流變性能的影響。結(jié)果表明,油酸鈉可以在Mg(OH2表面形成包覆層,且改性后的Mg(OH2仍保持了納米級(jí)粒徑,可以有效地提高體系的阻燃性能和力學(xué)性能。當(dāng)PE-HD/Mg(OH2=100/60時(shí),使用5%的油酸鈉,體系的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度分別提高了約12%、105%和8%,而氧指數(shù)提高了125%,達(dá)到299%,垂直燃燒等級(jí)達(dá)FV1級(jí)。同時(shí)可以一定程度上改善復(fù)合材料的流變性。將Al(OH3和Mg(OH2納米粒子化,向超細(xì)化方向發(fā)展,可在一定程度上提高材料的阻燃性。普通Mg(OH2多為六方晶型或無(wú)定形,粒徑、比表面積大,在樹(shù)脂中的分散性很差,使得復(fù)合材料的力學(xué)性能尤其是沖

11、擊強(qiáng)度下降嚴(yán)重,而且由于相容性差使得材料的加工性能急劇惡化。CHen-rist等8認(rèn)為高分散的納米級(jí)六方片狀Mg(OH2較傳統(tǒng)型能明顯改善無(wú)機(jī)填料添加到聚合物中時(shí)的“性能障礙”。陳一等9研究了Mg(OH2粒徑和表面改性劑硅烷偶聯(lián)劑用量對(duì)PE-HD阻燃性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,納米級(jí)Mg(OH2對(duì)PE-HD的阻燃性能及力學(xué)性能影響均好于微米級(jí)Mg(OH2,當(dāng)PE-HD/納米Mg(OH2的質(zhì)量比為100/60時(shí),其垂直燃燒等級(jí)達(dá)FV2級(jí),但力學(xué)性能降低了30%,經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性后,其氧指數(shù)可提高98%,沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度提高20%。劉麗君等10對(duì)納米Al(OH3進(jìn)行表面改性研究,發(fā)現(xiàn)改性后的

12、Al(OH3有較好的阻燃效果,且材料的力學(xué)性能有所提高。(3添加阻燃增效劑阻燃增效劑可與阻燃劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),能大大提高阻燃能力,減少阻燃劑的用量?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn),硼化物、磷化物、硬脂酸鋇、金屬氧化物和有機(jī)硅化物等是Al(OH3和Mg(OH2阻燃PE的有效阻燃增效劑。高巖等11研究了Al(OH3與Mg(OH2復(fù)配體系對(duì)PE阻燃性能的影響,同時(shí)研究了Al(OH3與助阻燃劑如紅磷、聚磷酸銨和季戊四醇復(fù)配時(shí)的阻燃協(xié)同效應(yīng)。結(jié)果表明,Al(OH3與Mg(OH2質(zhì)量比為1/1時(shí),體系有較好的阻燃性;Al(OH3與助阻燃劑有較好的協(xié)同效應(yīng),可以適當(dāng)降低Al(OH3的用量。陳一等9通過(guò)Mg(OH2與二苯基磷酸酯/熱

13、塑性酚醛樹(shù)脂(RDP-NP復(fù)配使用,研究其對(duì)PE-HD阻燃性能的影響。結(jié)果表明,RDP-NP可以與Mg(OH2達(dá)到協(xié)同效應(yīng),有效地降低阻燃劑的用量。當(dāng)體系中分別添加30%的Mg(OH2和10%的RDP-NP時(shí),復(fù)合體系的垂直燃燒等級(jí)達(dá)到FV2級(jí),極限氧指數(shù)為258%,阻燃性能比只添加Mg(OH2時(shí)有顯著提高,同時(shí)體系的力學(xué)性能下降較小。王秀芬12研究了硼酸鋅在Al(OH3、Mg(OH2阻燃PE體系中的增效作用,發(fā)現(xiàn)雖然體系的氧指數(shù)變化不大,但卻有很好的抑煙作用。鄔素華等13研究了有機(jī)硅、紅磷等與阻燃劑之間的阻燃協(xié)同效應(yīng)。結(jié)果表明,有機(jī)硅化合物是Mg(OH2的有效阻燃增效劑,有機(jī)硅能賦予PE阻燃

14、復(fù)合材料優(yōu)異的阻燃、抑煙性能,同時(shí)能改善復(fù)合體系的流變性能及提高力學(xué)強(qiáng)度(主要是沖擊強(qiáng)度。22磷系阻燃劑磷系阻燃劑主要有磷酸酯類、多磷酸鹽、紅磷等。磷系阻燃劑在材料中燃燒生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等,它們可以使聚合物碳化,在材料表面形成炭層,而且磷大部分殘留在炭層中。而炭層的氧指數(shù)高達(dá)60%,難燃、隔熱、隔氧,且導(dǎo)熱性差。另外生成的聚偏磷酸呈粘稠狀液態(tài)膜,覆于材料表面,既可以阻止自由基逸出,又能降低炭層的透氣性,隔絕空氣,從而實(shí)現(xiàn)阻燃作用。另外,近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷系阻燃劑熱解形成的氣態(tài)產(chǎn)物中含有PO·游離基,可以捕捉H·和OH·游離基,使火焰中的H·和O

15、H·濃度下降以抑制燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。與普通阻燃劑相比,紅磷阻燃劑發(fā)煙量小,低毒,應(yīng)用廣泛,既能單獨(dú)使用,又能與其它阻燃劑協(xié)同使用。ENPe-ters等14對(duì)紅磷阻燃PE進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)紅磷含量8%可使PE-HD的阻燃級(jí)別達(dá)到UL94V0級(jí)。但紅磷自身的易燃、易爆、有顏色、易吸水以及與聚合物相容性差等缺點(diǎn)在一定程度上限制了它的應(yīng)用。目前,紅磷阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì)是對(duì)其進(jìn)行包覆處理。熊聯(lián)明等15研究了不同微膠囊紅磷對(duì)低密度聚乙烯(PE-LD的阻燃性能,發(fā)現(xiàn)密胺樹(shù)脂囊材包覆與密胺樹(shù)脂/硼酸鋅雙層囊材包覆微膠囊紅磷在PE-LD中的阻燃性最好,添加8份微膠囊紅磷即可使材料達(dá)到UL94 V0級(jí)。磷酸酯

16、類阻燃劑不僅能夠?qū)崿F(xiàn)PE的無(wú)鹵阻燃,還能夠改善其加工流動(dòng)性能,阻燃效率較高。但大多數(shù)磷酸酯類阻燃劑存在一些缺點(diǎn),比如耐熱性差、揮發(fā)性大、與聚合物材料相容性差,燃燒時(shí)有滴落現(xiàn)象等,所以磷酸酯類阻燃劑有向高分子縮聚型發(fā)展的趨勢(shì)。雙酚A雙(二苯基磷酸酯 (BDP和間苯二酚雙(二苯基磷酸酯(RDP是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的新型無(wú)鹵環(huán)保有機(jī)磷系阻燃劑,與傳統(tǒng)有機(jī)磷阻燃劑相比,它們具有分子量大、熱穩(wěn)定性高、揮發(fā)性低以及阻燃效率高等特點(diǎn),主要應(yīng)用于PE類熱塑性塑料中,具有十分優(yōu)異的阻燃效果1617。磷系阻燃劑與其它類阻燃劑的復(fù)配及協(xié)效作用可以有效提高對(duì)PE的阻燃效率。另外,含氮的磷酸酯由于同時(shí)含有氮和磷兩種元素,阻燃

17、效果比只含磷的化合物效果要好。這也是未來(lái)磷酸酯系阻燃劑的發(fā)展方向之一。丁慧晶等18以聚磷酸三聚氰胺(MPP/有機(jī)蒙脫土(OMMT為阻燃體系對(duì)PE-LD進(jìn)行阻燃改性。結(jié)果表明,當(dāng)PE-LD、MPP、OMMT 三者的質(zhì)量比為100/25/5時(shí),復(fù)合體系的阻燃級(jí)別可達(dá)到UL94V1級(jí),氧指數(shù)達(dá)282%,其阻燃性能要優(yōu)于分別添加MPP、OMMT的復(fù)合體系。胡樹(shù)等19研究了多單體原位增容改性Mg(OH2/紅磷復(fù)配阻燃劑對(duì)天然橡膠/PE-LLD 動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的阻燃效果。結(jié)果表明,當(dāng)Mg(OH2與紅磷的質(zhì)量比為80/8時(shí),復(fù)合體系的極限氧指數(shù)可達(dá)256%,燃燒時(shí)無(wú)黑煙和熔滴現(xiàn)象,且力學(xué)性能保持率較高

18、。23硅系阻燃劑硅系阻燃劑可分為無(wú)機(jī)硅系阻燃劑和有機(jī)硅系阻燃劑。無(wú)機(jī)硅系阻燃劑具有無(wú)毒少煙、燃燒值低、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷忍攸c(diǎn),但一般要與其它添加劑配合使用。目前常用的無(wú)機(jī)硅系阻燃系統(tǒng)有SiO2、玻璃纖維、微孔玻璃和低熔點(diǎn)玻璃、硅酸鹽/聚磷酸銨、硅氧烷/硼等。其阻燃機(jī)理是生成的SiO2在體系表面形成無(wú)定型硅保護(hù)層,降低材料的釋熱率和失重率,并且對(duì)材料具有增強(qiáng)的作用。YLei等20研究了PE/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的阻燃性能,制備了新型硅酸鹽阻燃PE納米復(fù)合材料。無(wú)機(jī)硅系阻燃劑與基體的相容性差是其最大缺陷,從而導(dǎo)致復(fù)合體系的力學(xué)性能、加工性能下降嚴(yán)重。因此如何提高阻燃劑與基體間相容性成為阻燃改性的關(guān)

19、鍵。周鐵成等21選擇了3種不同表面改性的納米SiO2對(duì)PE進(jìn)行無(wú)鹵阻燃改性,對(duì)復(fù)合體系的力學(xué)性能和阻燃性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,改性處理后的SiO2有利于提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能,延緩PE的熱氧化降解;改性納米SiO2顯著提高了無(wú)鹵阻燃PE的阻燃性能,可獲得力學(xué)性能和阻燃性能較佳的材料。有機(jī)硅阻燃劑,包括硅油、硅樹(shù)脂、硅橡膠及有機(jī)硅烷醇酰胺等,是一類高效無(wú)毒、生態(tài)友好、防滴落抑煙的非鹵成炭型阻燃劑。能有效地改善基材的加工性能、力學(xué)性能及耐熱性。其阻燃機(jī)理為22,當(dāng)基材燃燒時(shí),有機(jī)硅分子中的SiO鍵形成SiC鍵,生成的白色燃燒殘?jiān)c碳化物構(gòu)成復(fù)合無(wú)機(jī)層,阻止燃燒生成的揮發(fā)物外逸,阻隔氧氣與基質(zhì)接

20、觸,達(dá)到阻燃的目的。何繼輝等23采用多單體縮聚法合成了一種聚烯烴用新型含硅阻燃劑,該阻燃劑具有較高的熱穩(wěn)定性,對(duì)PE-LLD 有較高的阻燃性能,添加量為6%時(shí),可使極限氧指數(shù)達(dá)到28%;添加量為2%時(shí)可使PE-LLD的點(diǎn)燃時(shí)間延長(zhǎng),熱釋放速率峰值下降50%。有機(jī)硅單獨(dú)作為聚烯烴的阻燃劑,其效果并不明顯,需要加入一些阻燃劑或化合物以提高其阻燃性能?？紫榻ǖ?4將有機(jī)硅阻燃劑(org-Si與金屬氫氧化物(MAH復(fù)配用于PE-LLD阻燃。研究表明,使用org-Si預(yù)處理MAH得MMAH,在org-Si及MAH相同用量的條件下,PE-LLD/ MMAH共混物比PE-LLD/MAH/org-Si共混物具

21、有更好的阻燃性能。當(dāng)阻燃劑總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%時(shí),org-Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為05%的PE-LLD/MMAH共混物的極限氧指數(shù)、平均熱釋放速率分別為302%、706kW/m2,相對(duì)于PE-LLD/MAH共混物的下降幅度分別為12%、55%。吳潔等25為了提高碳酸鎂/Al(OH3復(fù)配阻燃PE體系的性能,在體系中添加有機(jī)硅和乙烯乙酸乙烯酯塑料(EVAC。結(jié)果表明,有機(jī)硅是該體系很好的阻燃協(xié)效劑,而EVAC不但可以提高體系的阻燃性能,還可以提高體系的斷裂伸長(zhǎng)率。24膨脹型阻燃劑膨脹型阻燃劑(IFR是以N、P為主要成分的無(wú)鹵阻燃劑,一般由酸源(脫水劑、氣源(發(fā)泡劑、碳源(成炭劑三部分組成26。酸源可以是無(wú)機(jī)酸

22、或受熱能生成無(wú)機(jī)酸的化合物,如磷酸、硫酸、聚磷酸銨(APP等;碳源主要是一些含碳量高的多羥基化合物,如季戊四醇(PER及其二聚體、三聚體等;氣源,一般為含氮的多碳化合物,如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。當(dāng)IFR受熱時(shí),在材料表面形成均勻的膨脹炭層,在凝聚相起到隔熱、隔氧、抑煙、防滴落作用,從而達(dá)到阻燃效果,所以IFR被譽(yù)為阻燃技術(shù)的一次革命27。目前商品化的IFR有Mentedison公司的MF80、MF82;Hochest 公司的Exolit;Monsoto公司的Spinflam;Great Lake公司的CN 1197等。在國(guó)內(nèi),膨脹型阻燃劑還處于開(kāi)發(fā)和研究階段,目前比較成熟的是以APP、PE

23、R為主要原料的IFR。20世紀(jì)90年代,瞿保鈞等28在研究IFR改性PP的基礎(chǔ)上,開(kāi)始致力于IFR改性PE的阻燃研究,并取得了一些好的效果。近年來(lái)在新型IFR研究方面也取得了一定的成果。張志龍等29在膨脹型無(wú)鹵阻燃PE材料的研究中,發(fā)現(xiàn)APP/PER體系對(duì)PE-LD樹(shù)脂具有阻燃作用,并研究了成炭促進(jìn)劑Zeolite (ZEO對(duì)PE-LD/APP/PER體系的阻燃效果。當(dāng)PE-LD/ APP/PER/ZEO=70/214/71/15(質(zhì)量比時(shí),其氧指數(shù)為293%。胡小平等30將兩種新型阻燃劑(SPS和PTEN與APP及碳納米管(MWNT復(fù)配,應(yīng)用于PE-LD的阻燃。結(jié)果表明,在該膨脹型阻燃體系中

24、,IFR與MWNT之間存在明顯的協(xié)效阻燃作用,大大降低了PE-LD的可燃性和熱釋放速率,并且燃燒后的殘?zhí)苛看蟠笤黾?。目?IFR的研究重點(diǎn)主要是新型成炭劑的研制。XPHu等31利用三聚氰胺、氨水和三亞乙基三胺反應(yīng)得到一種三嗪衍生物,將其作為成炭劑與APP復(fù)配用于改善PE 的阻燃性能。結(jié)果表明,成炭劑的加入可以有效促進(jìn)體系成炭,當(dāng)IFR的添加量為30%,APP與成炭劑的質(zhì)量比為11/4時(shí),體系可以達(dá)到最好的阻燃性能,其氧指數(shù)達(dá)312%,阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V0級(jí)。楊雅琦等32以蜜胺包覆聚磷酸銨(MAPP、PER和大分子成炭劑PA6組成的IFR體系阻燃PE-LLD。研究表明,成炭劑具有較好的協(xié)效阻

25、燃作用,少量添加時(shí)可使氧指數(shù)達(dá)295%,且生成的炭層封閉性較好。樊曉娜等33以三聚氯氰、甲胺和二甲胺水溶液制備了2,4,6-三甲胺基-1,3,5-均三嗪(TMM和2,4,6-三二甲胺基-1,3,5-均三嗪(HMM兩種不同的氣源物質(zhì),并分別與APP和PER復(fù)配組成膨脹型阻燃劑。結(jié)果表明,TMM復(fù)配阻燃體系改性PE-HD的阻燃性能和力學(xué)性能最好,氧指數(shù)達(dá)236%。IFR與其它類型阻燃劑復(fù)配組成的混合阻燃體系可以達(dá)到優(yōu)異的阻燃效果,同時(shí)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,是一類應(yīng)用前景十分廣闊的阻燃劑34。郭玉花等35利用APP與Sb2O3組成無(wú)鹵膨脹型阻燃體系,用于PE-LD和PE-LLD組成的二元共混體系阻燃。研

26、究表明,當(dāng)APP/Sb2O3阻燃劑用量不低于40份時(shí),體系的阻燃等級(jí)可達(dá)到FV0級(jí),較單獨(dú)加入APP體系的成型性能變好,柔韌性有所增加。3結(jié)語(yǔ)隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),含鹵阻燃劑的使用范圍已經(jīng)被極大地限制,為此低煙無(wú)鹵阻燃材料的研究引起了世界各國(guó)的普遍關(guān)注,并有逐漸取代含鹵阻燃材料的趨勢(shì)。目前,無(wú)鹵阻燃劑還有著諸多缺陷,比如阻燃效率不高,易使聚合物材料的性能下降嚴(yán)重等,這都亟待我們?nèi)ヅΠl(fā)展,勇于創(chuàng)新,才能真正開(kāi)發(fā)出集無(wú)毒、高效于一體的新型環(huán)保阻燃劑。參考文獻(xiàn)1Titelman G I,et alPolymer Degradation and Stability,2002,77:3453522嚴(yán)

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