納米高嶺土在塑料阻燃方面的應(yīng)用

1、5 納米高嶺土在塑料阻燃方面的應(yīng)用近年來(lái)， 聚合物粘土納米復(fù)合材料在全球成為一個(gè)研究熱點(diǎn)， 目前大都以蒙脫石為原 料，采用插層聚合或復(fù)合的方法，很少有納米高嶺土的報(bào)道。高嶺石具有與蒙脫石不同的結(jié)構(gòu)，它是由一層Si-0四面體片和一層 A1-（0,0H）八面體片組成的 1:1 的層狀結(jié)構(gòu)。層間不含可交換性陽(yáng)離子，層間由氫鍵聯(lián)結(jié)。高嶺石晶片表面呈 電中性 （蒙脫石晶片具較高的負(fù)電荷 ），具有低的粘度、良好的流動(dòng)性和分散性，并且通常比 蒙脫石粘土礦床純度高。根據(jù)這些特性，可以利用高嶺石制備出性能優(yōu)良的納米粘土粉體。 這種納米粉體可以更好地融入到傳統(tǒng)的橡膠或塑料共混工藝中，并且成本較低。目前，納米高嶺土

2、的應(yīng)用已經(jīng)基本完成了其在橡膠領(lǐng)域中的應(yīng)用研究61-63 。高嶺土是一類具有層狀結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸鹽， 其層間具有某種活性， 適宜作為化學(xué)反應(yīng) 場(chǎng)所。正因?yàn)楦邘X土礦物這種特殊的層狀結(jié)構(gòu)， 使其在橡膠納米復(fù)合材料中表現(xiàn)出優(yōu)異的物 理機(jī)械性能， 它在橡膠納米復(fù)合材料中主要有以下作用： 降低成本增大容量， 主要是減少 原膠用量；增強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)作用，提高產(chǎn)品的硬度和強(qiáng)度；調(diào)整橡膠的流變性、混煉性、硫化 性能；改變橡膠的化學(xué)性質(zhì)，如降低滲透性、改變界面反應(yīng)性、化學(xué)活性、耐水性、耐候 性、防火阻燃性等； 改善熱電磁性能， 如提高熱畸變溫度和耐電弧性等。 替代傳統(tǒng)的炭 黑和白炭黑， 節(jié)約能源， 減少污染， 可廣泛應(yīng)用

3、于淺色制品， 改變?cè)瓉?lái)大部分橡膠制品的單 一黑色。況且高嶺土與其他的粘土礦物相比，具有更高的天然白度和純度，資源更為豐富， 價(jià)格更低廉，這使得高嶺土在工業(yè)化生產(chǎn)中制備粘土/橡膠復(fù)合材料方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。在完成對(duì)納米高嶺土制備工藝過(guò)程的研究后， 本章將對(duì)納米高嶺土的應(yīng)用展開研究。 作 為新開發(fā)不久的新的納米材料， 納米高嶺土在生產(chǎn)、 應(yīng)用方面有諸多環(huán)節(jié)需要不斷的優(yōu)化與 調(diào)整。而在應(yīng)用方面的研究難度更加困難，要實(shí)現(xiàn)PLS（無(wú)機(jī)）在聚合物（有機(jī)）中的應(yīng)用，必然要跨越傳統(tǒng)無(wú)機(jī)與有機(jī)之間的界限。因此，納米高嶺土的應(yīng)用是一個(gè)大力投入的領(lǐng)域。 本章也將選取一個(gè) “點(diǎn)” 作為本章的研究?jī)?nèi)容。 本論文將著眼點(diǎn)

4、放在納米黏土的阻燃應(yīng)用方 面。目前納米黏土以環(huán)保、 高效、 低成本在阻燃領(lǐng)域已經(jīng)引起眾多的關(guān)注。 本章選取通用塑 料中阻燃最為廣泛的 PP 阻燃作為研究對(duì)象，研究納米高嶺土的阻燃效果。5.1 聚丙烯阻燃體系的研究現(xiàn)狀5.1.1聚丙烯（PP）簡(jiǎn)介目前通用塑料工程化，是目前塑料工業(yè)的一大特點(diǎn)，而PP作為五大通用塑料中的重要組成部分，在塑料工業(yè)有著重要的作用。PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。由于均聚物型的PP溫度高于0度以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入14%乙烯的無(wú)規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100度）、低透明

5、度、低光澤度、低剛性，但是有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。PP 的強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP 的維卡軟化溫度為 150 度。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很 好。PP 不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問(wèn)題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對(duì)PP進(jìn)行改性。PP的流動(dòng)率 MFR范圍在140。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但 延展強(qiáng)度較低。對(duì)于相同 MFR 的材料，共聚物型的強(qiáng)度比均聚物型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.82.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。與聚乙烯不同，聚丙烯最大終端用途是注塑品，占 39%的市場(chǎng)份額；其次是薄膜和板 材，

6、約占總量的 21%；再次是纖維和無(wú)規(guī)物分別占總需求的 16%和 13%。汽車、家用電器、日用品、纖維、薄膜等都是 PP的重要用途。而在這些應(yīng)用領(lǐng)域中的 共同點(diǎn)就是對(duì)于阻燃有著很高的要求。目前阻燃PP是PP改性中的熱點(diǎn)領(lǐng)域。5.1.2聚丙烯（PP）阻燃體系聚丙烯的燃燒為少煙型， 不成炭， 伴隨有熔滴和流延起火現(xiàn)象， 并產(chǎn)生大量的不飽和氣 體。聚丙烯的單體中沒(méi)有活性基團(tuán)，反應(yīng)型阻燃劑對(duì)它不適用，只能采用添加型阻燃體系。 目前，用于聚丙烯的阻燃劑有以下幾大體系 83-85 。1 、鹵系阻燃劑 鹵系阻燃劑主要是應(yīng)用阻燃劑與阻燃助劑的協(xié)同效應(yīng)抑制氣態(tài)燃燒反應(yīng)的方法來(lái)阻止 聚丙烯的燃燒。目前鹵系阻燃劑是世

7、界上產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑之一，以其添加量少、 阻燃效果顯著而在阻燃領(lǐng)域中占據(jù)重要的地位。常用的鹵系阻燃劑有十溴二苯醚、八溴醚、四溴雙酚A、六溴環(huán)十二烷等，以十溴二苯醚用量最大 96-97 。2、無(wú)機(jī)阻燃劑在無(wú)機(jī)阻燃劑的應(yīng)用中，用的較多是氫氧化鎂（ MDH ）和氫氧化鋁（ ATH ）。氫氧化鎂 具有安全性高、抑煙、無(wú)毒、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，在聚丙烯的阻燃劑中具有重要地位。氫氧化鎂在 340490 C之間分解，吸熱量為 782.9J/g，熱穩(wěn)定性好，具有良好的阻燃及消煙效果，特別 適宜于加工溫度較高的聚丙烯材料。Mg（OH） 2用于PP時(shí)（添加量大于50%）具有良好的阻燃效果，優(yōu)于 AI（OH）3,它在受

8、熱 時(shí)發(fā)生吸熱的脫水反應(yīng)， 產(chǎn)生不燃性的水可以起到稀釋和降溫的作用。 使用 MDH 的缺點(diǎn)是 添加量大 （一般在 50%60%），對(duì)材料機(jī)械和電學(xué)性能影響較大，而且燃燒時(shí)產(chǎn)生熔滴。3、硅系阻燃劑 有機(jī)硅阻燃劑兼有有機(jī)和無(wú)機(jī)的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有防潮、憎水、電氣絕緣、耐高低溫、化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)異性能。用有機(jī)硅阻燃劑阻燃PP不僅可大大改善材料的阻燃抑煙性，而且可以提高材料的力學(xué)性能和電氣性能。目前硅阻燃劑主要有美國(guó)GE公司生產(chǎn)的SFR21000等。4、膨脹型阻燃劑 （IFR）在PP中的添加量為 25%30%,加工方面存在一定問(wèn)題。5.1.3 納米黏土在阻燃方面的應(yīng)用本章所研究的是納米材料在PP阻燃體系中的作

9、用，屬于無(wú)機(jī)阻燃體系，也屬于目前研究的前沿領(lǐng)域。 目前只有部分學(xué)者對(duì)納米 MMT 在阻燃方面的應(yīng)用做了很多的研究, 認(rèn)為納 米黏土具備良好的協(xié)從阻燃效果 87-90 。大量研究已經(jīng)證明了納米粘土作為阻燃增效劑的效力。研究者發(fā)現(xiàn),添加了2% 到 5%的納米粘土的尼龍 6 的散熱速度減少了 32%到 63%。特殊配混料公司 FosterCorp 最近也宣 布將高含量級(jí)別的（含 13.9%）的納米粘土添加到尼龍 12 彈性體中,僅有原來(lái) 1/8 厚度的 時(shí)候，就可以達(dá)到 UL94V -0 的級(jí)別。在燒焦實(shí)驗(yàn)中作為碳的一種形式，納米粘土的添加讓 典型的添加 50%的鹵素 /銻氧化物的阻燃體系用量減少到

10、一半， 很大程度的降低了物理?yè)p害。 公司在 2001 年為管道和薄膜引入了這種尼龍 12/納米粘土復(fù)合物 91-93 。德國(guó)的 SudChemie 公司提供了一種叫 Nanofil 的改良納米粘土做阻燃劑。 它最近還開 發(fā)了一種無(wú)鹵素的 EVA/PE 電纜，它含有 3%到 5%新 NanofilSE 3000 ，其添加 52%到 55%的 氫氧化鋁或氫氧化鎂，它具有更好的力學(xué)性能，更光滑的表面以及更快的擠出速度。而本論文在參考 MMT 在阻燃方面所做的研究進(jìn)展， 也確立了一個(gè)研究的基點(diǎn)。 PLS 納 米復(fù)合材料的阻燃機(jī)理目前認(rèn)為是：燃燒過(guò)程中，材料表面形成了一種高性能的炭化- 硅酸鹽結(jié)構(gòu)，它對(duì)

11、下面的未燃材料起到隔熱和分離作用， 并減緩了分解產(chǎn)生的可揮發(fā)產(chǎn)物的擴(kuò)散， 降低了材料的質(zhì)量損失速率，起到了阻燃作用 93-94 。將納米高嶺土作為一種協(xié)從阻燃劑，研究其與其他阻燃體系的復(fù)配使用。本章將研究：1，十溴二苯醚與銻系阻燃劑中納米高嶺土的使用效果。 2，八溴醚與銻系阻燃劑中納米高嶺土的使用效果。3，氫氧化鎂（ MDH ）4， IFR 膨脹阻燃體系 在這四種體系中，按照一定的配方通過(guò)阻燃劑與納米高嶺土的使用來(lái)調(diào)整阻燃配方。5.2納米高嶺土在PP阻燃體系中的應(yīng)用PP 目前是使用量最大的通用塑料，而且其使用領(lǐng)域大多對(duì)阻燃性能有比較高的要求。 而目前塑料改性領(lǐng)域，對(duì)于 PP 阻燃也研究的很多，

12、各種阻燃體系都有很大的應(yīng)用。本部分將以目前主流 PP 阻燃體系為研究基礎(chǔ)，研究納米高嶺土在 PP 阻燃體系中的復(fù) 配使用效果，從而從協(xié)從阻燃劑的角度來(lái)研究納米黏土材料的阻燃性能。5.2.1 PP阻燃體系的制備方法與思路納米高嶺土可以不像 MMT 的使用方法， 不采用插層聚合或者聚合插層法， 而是使用傳 統(tǒng)的熔融共混法來(lái)制備復(fù)合材料。5.2.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品本章將對(duì) PP 阻燃體系做一個(gè)研究，所需要的實(shí)驗(yàn)藥劑與樣品如下：PP 料：市售，燕山石化十溴聯(lián)苯醚：市售，美國(guó)大湖公司 DE-83R八溴醚：市售氫氧化鎂（ MDH ） 市售級(jí)IFR（ 膨脹型阻燃劑 ）：市售納米高嶺土 SK80 阻燃級(jí) 山東棗

13、莊三興高新材料有限公司雙螺桿擠出機(jī)， SLF-35B ，四川廣漢漢中塑料機(jī)械廠滑石：市售 遼寧海城 1250 目521.2實(shí)驗(yàn)方法按照目前PP阻燃體系的一般配方，結(jié)合納米高嶺土的使用，調(diào)節(jié)配方的組成，從而起 到降低其他阻燃劑的用量，從而形成新的阻燃體系（配方）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UL94來(lái)判斷阻燃效果97-98。工藝路線如下圖：圖5-2 PP阻燃體系實(shí)驗(yàn)研究工藝路線圖5.2.1.3阻燃劑基本配方按照目前PP各種阻燃體系的常規(guī)配方為基礎(chǔ)，按照一定的比例將納米高嶺土來(lái)代替各種體系常規(guī)阻燃劑使用量，從而達(dá)到配方優(yōu)化， 并考察納米高嶺土的協(xié)從阻燃劑作用。下表為PP阻燃體系的選擇：表5-3 PP溴系阻燃

14、體系指導(dǎo)配方阻燃級(jí)別阻燃劑添加量Sb2°3PPUL-94 V-0 1/16 in.PE-6810-12%3-4%PPUL-94 V-0 1/16 in.DE-83R22-25%9-13%PP無(wú)鹵低煙UL-94 V-0 1/16 in.Reogard 100020-25%PP 20%滑石填充UL-94 V-0 1/16 in.DE-83R16-20%6-10%PPUL-94 V-2 1/16 in.PE-683-4%1%PP不遷移UL-94 V-2 1/16 in.GPP-398-11%1-2%PP 2 mm 管DIN-4102 B-1PE-681.5-2.5%0.5-0.8%PPGl

15、ow wire 850 C，1-3 mmPE-681-1.5%0.3-0.5%上表中為PP溴系阻燃的常規(guī)指導(dǎo)性方案，中國(guó) PP阻燃改性配方在此基礎(chǔ)上有一些變化，主要在提高填充量方面、降低溴-銻使用量上進(jìn)行改善，從而期望降低價(jià)格高達(dá)3萬(wàn)多元/每噸的阻燃劑的用量，期望能夠降低成本98-100。本論文研究配方基礎(chǔ)，以目前PP改性阻燃配方為基礎(chǔ)。5.2.2納米高嶺土在PP （十溴阻燃體系）的應(yīng)用研究5.2.2.1無(wú)填充PP體系的阻燃首先要判斷納米高嶺土是否具備協(xié)從阻燃劑的效果，其配方設(shè)計(jì)主要在無(wú)其他協(xié)從阻燃劑存在下，來(lái)判斷是否能降低其他阻燃劑用量而不降低阻燃效果。對(duì)于此配方，主要涉及十溴（DBDPO

16、）、Sb2O3、納米高嶺土（ SK80）之間的配合體系對(duì)比，采取正交實(shí)驗(yàn)法，如下:表5-4納米高嶺土與十溴阻燃體系復(fù)配阻燃體系實(shí)驗(yàn)DBDPOSb2O3SK80水平1221110水平2191015水平316920水平413825實(shí)驗(yàn)編號(hào)DBDPOSb2O3SK80結(jié)果1221110V-02221015V-0322920V-0422825V-05191115V-06191010V-0719925V-0819820V-09161120V-010161025V-01116910F1216815F13131125F14131020F1513915F1613810FDBDPO為：美國(guó)大湖公司十溴Sb2O3

17、為國(guó)內(nèi)閃星牌SK80為阻燃級(jí)納米高嶺土V-0代表通過(guò)UL94 V-0阻燃級(jí) F代表未通從阻燃劑配合情況來(lái)看，從上表的結(jié)果，可以得到一個(gè)大致范圍，十溴的用量要大于等于16,否則無(wú)法通過(guò) V-0阻燃；從銻的使用量上來(lái)看，11-8均可以滿足需求的情況 （實(shí)驗(yàn)8 條件），但是需要進(jìn)一步判斷，是否按照8的實(shí)驗(yàn)條件，降低十溴時(shí)，仍可以阻燃；SK80則從實(shí)驗(yàn)11-16來(lái)看，作為協(xié)從阻燃劑必須要和適當(dāng)?shù)匿?銻配合使用，否則其添加量大小均不能得到阻燃效果。那么選擇最低的溴系使用量和可以最低的銻使用量，調(diào)節(jié)納米高嶺土使用量，看看到底SK80起到的作用有多大。與極值條件最為接近的是實(shí)驗(yàn)12,在其實(shí)驗(yàn)條件下，十溴為1

18、6,銻為8，SK80為15,但是阻燃性能是失敗的。那么是否通過(guò)調(diào)節(jié)SK80的組成而使其具備阻燃性能呢？如下表：表5-5不同納米高嶺土含量對(duì)阻燃性能的影響配方1 2345678SK801516171819202122DBDPO16 16161616161616SBO38 8888888阻燃效果FFFFFV-0V-0V-0從6號(hào)實(shí)驗(yàn)來(lái)看，將已經(jīng)可以達(dá)到V-0級(jí)，優(yōu)化配方與原配方相比如下：表5-6優(yōu)化配方對(duì)比配方對(duì)比一般配方低成本方案PP66.755.7DBDPO2216Sb?O3118SK80-2010760.20.21680.10.1阻燃級(jí)別V-0V-0DBDPO減少量：27%，Sb2O3減少量

19、27%性能對(duì)比密度1.1991.302熔指11.8512.45拉伸強(qiáng)度28.329.2伸長(zhǎng)扯斷率%32.322.5彎曲強(qiáng)度40.743.1彎曲模量21802730沖擊強(qiáng)度3.52.7熱變形溫度128.3130.7L0I （極限氧指數(shù)）25.825.7注：一般配方為工業(yè)用配方從兩個(gè)配方來(lái)看，可以大幅度降低DBDPO、銻的使用量，同時(shí)從力學(xué)性能而言，也達(dá)到了一定的改善作用。由于兩個(gè)配方的極限氧指數(shù)基本相同，從而使兩個(gè)配方的阻燃性能沒(méi)發(fā)生改變。從以上實(shí)驗(yàn)來(lái)看，納米高嶺土可以降低27%左右的阻燃劑的使用量。5.222填充類型工業(yè)配方的改善1，高充填體系事實(shí)上PP阻燃體系中，一般不和上一部分所使用的配方

20、一樣，因?yàn)樽枞紕﹥r(jià)格十分的 昂貴，需要使用大量的填充礦物填料，提供一定的阻燃性能，同時(shí)降低PP使用量和阻燃劑使用量。在高填充配方中，一般使用滑石來(lái)作為礦物填充料，起到增容作用。納米高嶺土的加入可以使原本不能阻燃的配方的阻燃性能得到很大的改善。表5-7納米高嶺土在高填充配方阻燃體系的應(yīng)用配方1配方2配方3配方4配方5配方6PP505050505050十溴101112121212S6O3222222滑石粉303030252525SK800005810阻燃級(jí)別FFFV-2V-1V-0注：配方1為工業(yè)用配方從上表來(lái)看，納米高嶺土的使用， 可以使原本不阻燃的配方得到改善，使之達(dá)到阻燃級(jí)。從配方1-3可以

21、看出，高充填方案中，在30%填充方案下，即使提高阻燃劑的使用量也不具 備阻燃性能，但是配方 4-6就可以看出，在填加納米高嶺土后，使整個(gè)配方具備了阻燃性， 而且隨著納米高嶺土填加量的增加，阻燃性能也隨之提高，在填加量為10%時(shí)，可以使整體配方達(dá)到UL94-V -0級(jí)別。因此從這一角度而言，納米高嶺土可以給予高填充阻燃體系阻燃性能。而上面的配方特點(diǎn)是獨(dú)立性的加入納米高嶺土，從而起到阻燃的作用，如果加入納米高嶺土后，同時(shí)減低其他填充料的使用量，那將會(huì)使納米高嶺土具備填充與阻燃兩重功能，表5-7的體系在配方6中已經(jīng)可以說(shuō)明在降低 5%滑石后仍舊可以保持阻燃效果。2,高充填替代體系納米高嶺土作為納米材

22、料對(duì)于體系也有填充作用，利用納米高嶺土的阻燃和填充作用來(lái)一同進(jìn)行，從而降低體系組分， 使整體性能有所提高。 按照這一思路，本論文逐步減少了滑 石粉的用量，并用納米高嶺土代替。實(shí)驗(yàn)配方組合和結(jié)果如下表：表5-8納米高嶺土在高填充可代替配方阻燃體系的應(yīng)用配方123456滑石粉（RB510H）1086420十溴151212121212銻白544444SK80068101214阻燃級(jí)別V-0FFFFV-0注：配方1為工業(yè)用配方從上表的配方來(lái)看，隨著納米高嶺土含量增加以及滑石粉含量的降低，體系的阻燃性能有了一定的破壞。而后隨著納米增加，其阻燃性能又恢復(fù)。通過(guò)以上配方的調(diào)整，原有體系 中的滑石粉可被完全替

23、代。5.223小結(jié)從以上配方的阻燃體系的調(diào)整中，通過(guò)對(duì)于納米高嶺土協(xié)從阻燃的應(yīng)用研究，可以認(rèn)為納米高嶺土可以在十溴體系中得到很好的協(xié)從阻燃效果，在添加量為15-20%的比例可以降低20-30%的十溴、銻的用量，降低了鹵素阻燃劑的用量，同時(shí)由于在價(jià)格上的巨大差異， 也能夠降低產(chǎn)品成本。523納米高嶺土在PP （八溴阻燃體系）的應(yīng)用研究八溴醚體系也是 PP阻燃體系中重要的組成部分，八溴醚相比于十溴體系用量少。5.2.3.1 無(wú)填充方案納米高嶺土在十溴體系中的阻燃配方仍舊按照具體配方來(lái)修改。配方和阻燃效果如下:表5-9納米高嶺土與十溴阻燃體系復(fù)配阻燃體系實(shí)驗(yàn)配方八溴Sb2O3SK80水平1735水平

24、262.510水平35215水平441.520實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)編號(hào)八溴Sb2O3SK80結(jié)果1735V-0272.510V-037215V-0471.520F56310V-0662.55F76220V-0861.515F95315V-01052.520V-011525F1251.510F134320F1442.515F154210F1641.55F從上表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，按照正交實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思想來(lái)安排配方配比，可以從八溴、Sb2O3、納米高嶺土三個(gè)角度來(lái)看：八溴含量小于5%，必然導(dǎo)致阻燃失敗（實(shí)驗(yàn) 13-16）Sb2O3含量小于2%，必然導(dǎo)致阻燃失?。▽?shí)驗(yàn) 4.8.12.16）納米高嶺土含量在 5-20

25、%均可有阻燃性能，但是只有實(shí)驗(yàn)1是5%成功的，其他納米高嶺土含量5%的試驗(yàn)均失敗。而按照工業(yè)配方實(shí)驗(yàn)1不加納米高嶺土也可阻燃推斷，則可能認(rèn)為納米高嶺土少于 5%將會(huì)失敗。那么根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)所得到的信息進(jìn)行配方調(diào)整：表5-10 PP八溴無(wú)填充體系優(yōu)化配方配方123456八溴555555Sb2O3222222SK805678910阻燃效果FFFFFV-0從正交實(shí)驗(yàn)所得到的極限條件,調(diào)節(jié)納米高嶺土的填加量，對(duì)阻燃效果的影響如上表。由此也可以推導(dǎo)出八溴體系最佳的配比條件。性能如下：表5-11 PP八溴阻燃體系力學(xué)性能配方八溴體系一般配方低成本方案PP89.782.7八溴75Sb?O332SK80-101

26、0760.20.21680.10.1阻燃V-0V-0性能一般配方低成本方案密度0.941.028拉伸強(qiáng)度3430.3伸長(zhǎng)扯段率32.927.5彎曲強(qiáng)度30.433.6彎曲模量15001700沖擊強(qiáng)度2.43熱變形溫度120132.2LOI （極限氧指數(shù)）2925從上表的數(shù)據(jù)可以看出， 納米高嶺土在八溴體系中，也有良好的協(xié)從阻燃效果，對(duì)于八溴可以減少用量 28%，銻減少用量33%。而這個(gè)體系力學(xué)性能沒(méi)有負(fù)面影響。對(duì)于熱變形 溫度還有大幅度的提高。523.2填充可替代方案在八溴體系中，也存在著一定的填充體系，基于替代思想，做了如下的可代替配方方案, 配方和阻燃級(jí)別如下表：表5-12納米高嶺土在PP

27、八溴阻燃體系中的應(yīng)用配方123456M1600101010101010PP666666666666八溴醚655544銻白322222滑石粉（RB510H）15105000SK800510151518阻燃級(jí)別V-0FFV-0FV-0從以上的配方來(lái)看，結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)配方進(jìn)行了調(diào)整，就可以在配方5達(dá)到V-0，在此基礎(chǔ)上，考慮進(jìn)一步降低了八溴的含量，同時(shí)以納米高嶺土補(bǔ)上，仍舊可以達(dá)到V-0阻燃效果。從這個(gè)體系可以看出，納米高嶺土的作用還是非常明顯的，可以很大程度的降低阻燃劑用量，起到顯著的作用。523.3小結(jié)在八溴體系中，納米高嶺土可以起到明顯的協(xié)從阻燃劑作用，代替大概25-33%的八溴,同時(shí)

28、也可降低25-33%的銻的使用，可以顯著降低生產(chǎn)成本。5.2.4納米高嶺土在PP（ MDH體系）的應(yīng)用研究上兩部分研究了納米高嶺土在溴 -銻體系中的阻燃效果，但是目前不可否認(rèn)，雖然溴系 體系能夠保證高效阻燃，但是處于環(huán)保的壓力，尤其國(guó)外對(duì)家電產(chǎn)品對(duì)溴系阻燃劑的限制更 大。因此開發(fā)溴系阻燃劑的替代產(chǎn)品也是目前阻燃方面的一種趨勢(shì)。氫氧化鎂（簡(jiǎn)稱MDH）阻燃劑具有良好的阻燃效果，同時(shí)還能夠減少塑料燃燒時(shí)的發(fā)煙 量，起到抑煙劑的作用。 氫氧化鎂還具有安全無(wú)毒，高溫加工時(shí)熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。氫氧化鎂填充的塑料材料表面光潔明亮，色澤美觀大方。將氫氧化鎂阻燃劑用于PP塑料，添加量為50%時(shí)即具有良好的阻燃效果

29、100-104。但是MDH也有自己的缺點(diǎn)，就是填加量太大，一般要超過(guò)50%以上才可以有阻燃效果， 那樣對(duì)于阻燃體系的力學(xué)性能等反面的影響是十分大的。因此如何減少M(fèi)DH填加量也是MDH阻燃劑未來(lái)發(fā)展的一個(gè)方向。納米高嶺土在 PP MDH阻燃體系中的研究思路是降低MDH的用量，從而能夠減少M(fèi)DH對(duì)體系的負(fù)面影響。表5-13納米高嶺土與 MDH體系協(xié)同作用配方對(duì)比12345PP34.334.334.334.334.3MDH5550454035SK800510152010760.20.20.20.20.21680.10.10.10.10.1g-PP44444硅油0.40.40.40.40.4紅磷母粒6

30、6666阻燃V-0V-0V-0V-0F從上表配方來(lái)看，通過(guò) MDH-P的調(diào)整，可以將 MDH填加量從通常的60%以上降低到55%，但是通過(guò)納米高嶺土與 MDH的配合使用，采用1：1的配合可以進(jìn)一步:減少 MDH的用量。從上表的配方調(diào)整可以在40:15的比例達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)。兩個(gè)配方的力學(xué)性能對(duì)比如下：表5-14納米高嶺土與 MDH體系協(xié)同作用力學(xué)性能對(duì)比般配方納米高嶺土密度1.3931.389熔指1.742.07拉伸26.529.8伸長(zhǎng)8.511.1彎曲40.747.1彎曲模量38004960沖擊2.73熱變形125.4141.4LOI25.725.9從上表的數(shù)據(jù)可以看出， 納米高嶺土和 MDH體系復(fù)配使用以后， 力學(xué)性能有了很大的 改善，從而對(duì)于以無(wú)鹵阻燃方面，可以有一個(gè)合適的選擇。525納米高嶺土在PP （IFR體系