環(huán)球塑化網(wǎng)www.PVC123.com訊:
雖然近年來IFR的研究方興未艾,但與鹵素阻燃劑相比,IFR存在熱穩(wěn)定性、耐水性、相容性差及阻燃效率較低等缺點(diǎn)。為了改善上述缺點(diǎn),近年來出現(xiàn)了幾種新型IFR的處理技術(shù)。
1、表面改性
表面改性技術(shù)可以改善IFR與聚合物材料相容性差、界面難以形成良好結(jié)合和黏結(jié)的缺點(diǎn)。表面改性劑一般使用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯類偶聯(lián)劑,以及含磷的鐵酸鹽等結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的化合物。也可用結(jié)構(gòu)簡單的飽和或不飽和脂肪酸來處理。經(jīng)改性后的IFR的表面活性增強(qiáng),表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)功能,從而改善了阻燃劑與聚合物基體之間的親和力,有利于阻燃劑在基體中的分散,提高材料的加工性能和力學(xué)性能。
郝建薇等采用聚乙烯醇(PVA)、3種鈦酸酯偶聯(lián)劑TC-WT、TC-27及TC-114對膨脹石墨(EG)的表面進(jìn)行了改性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),表面改性可顯著增加EG的分散體積,提高EG在聚醚多元醇中的分散穩(wěn)定性。其中PVA包覆EG的分散穩(wěn)定性相對最好。鈦酸酯表面處理EG分散穩(wěn)定性優(yōu)劣順序?yàn)椋篢C-WT/EG>TC-27/EG>TC-114/EG。同時(shí)將改性EG應(yīng)用于聚異氰脲酸酯改性聚氨酯泡沫塑料(PIR-RPUF)的阻燃體系中,表面改性對阻燃效果基本沒有影響,氧指數(shù)略微降低(從29%降到28%)與樣品密度變化有關(guān)。將改性EG與聚磷酸銨(APP)復(fù)合用于阻燃PIR-RPUF,其壓縮強(qiáng)度得到相應(yīng)改善。
硅烷、硅氧烷、鋁酸酯等本身具有一定的阻燃性,將其添加到APP中,既可以增加其阻燃性,對其吸濕性也有一定的改善。美國PPG公司的專利報(bào)道,利用聚二甲基硅氧烷衍生物(相對分子質(zhì)量14000)處理APP,將該APP與PE混合制成薄膜,耐水試驗(yàn)14d后,磷的滲出率為2.7%,而未處理的則為15.6%。
2、納米化
膨脹型阻燃劑的納米化可以避免因?yàn)樽枞紕╊w粒大,在聚合物基體中分布不均勻引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象,提高材料的力學(xué)性能。
Gilman等對APP/PA6和APP/納米PA6(PA6和納米黏土的混合物)阻燃EVA-24的膨脹阻燃體系研究表明,含有納米PA6膨脹體系的熱釋放速率降低了63%,水平方向的錐形量熱實(shí)驗(yàn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)熔滴現(xiàn)象,點(diǎn)燃EVA-24/APP/PA6和EVA-24/APP/納米PA6,聚合物表面都能形成明顯的膨脹炭層,均能使火焰自熄,但含有納米PA6體系的氧指數(shù)高達(dá)37%。同時(shí),當(dāng)APP與PA6的質(zhì)量比為3:1時(shí),體系的阻燃效應(yīng)最為明顯。納米PA6體系中APP的含量為10%~34%(無納米黏土?xí)r為13.5%~34%)時(shí),就達(dá)到UL 94 V-0級,APP含量的降低有利于保持材料的力學(xué)性能。在電子顯微鏡和X射線衍射下觀察,EVA和納米PA6分別呈現(xiàn)混合嵌入結(jié)構(gòu)和各自脫落狀態(tài)。值得注意的是,無論那種情況,UL 94試驗(yàn)都能達(dá)到V-0級,但含有APP/納米PA6的EVA體系的氧指數(shù)從30%提高到34%,熱釋放速率最低。
3、微膠囊化
微膠囊(MC)化是指用涂層薄膜或殼材料均質(zhì)敷涂微小的固體顆粒、液滴或氣泡。含固體顆粒的微膠囊的形狀基本與囊內(nèi)固體相同,而含液體或氣體的微膠囊形狀一般為球形。對填料型阻燃劑來說,其實(shí)質(zhì)是在微粒表面上覆蓋一層均質(zhì)且具有一定厚度的薄膜,以此增加填料分散而提高阻燃效能的表面改性方法。采用微膠囊化技術(shù)對IFR進(jìn)行包裹改性,可以改善IFR的吸潮性,防止有效阻燃成分在阻燃系統(tǒng)內(nèi)的遷移和漂移,進(jìn)一步改進(jìn)IFR與基體的相容性,從而達(dá)到提高阻燃材料性能的目的。常用的微膠囊制備方法有:聚合反應(yīng)法、分離法和物理機(jī)械法等。聚合反應(yīng)法又分為界面聚合法、原位聚合法和懸浮交聯(lián)法。
蘆笑梅用EVA對APP制成的IFR進(jìn)行包覆,提高了IFR阻燃PP的防潮性,并改善了IFR與PP的相容性。
Wu用尿素-三聚氰胺-甲醛作外殼的微膠囊APP與雙季戊四醇阻燃PP,對比研究微膠囊APP(MCU-APP)與普通APP在PP中的阻燃性能和耐水性能。MCU-APP在水中的溶解度下降,在相同質(zhì)量比例條件下,PP/MCU-APP體系的氧指數(shù)最高可達(dá)到34%,而PP/APP體系最高氧指數(shù)僅為28%。錐形量熱儀測試結(jié)果也表明,PP/MCU-APP體系的熱釋放速率遠(yuǎn)低于PP/APP體系。并且PP/MCU-APP阻燃體系在50℃的水中經(jīng)過24 h浸泡后,仍然保持良好的阻燃性能。
Ni等通過甲苯-2,4-異氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)和季戊四醇(PER)、聚氨酯(PU)原位聚合制備微膠囊APP(MCU-APP),相對于APP,MCU-APP表面具有緊密的形態(tài),在水中的溶解性較差。添加到PU樹脂中,PU/MCU-APP25%與PU/APP25%比較,前者的總放熱量、熱釋放速率峰值以及放熱容量都低于后者,而殘?zhí)苛縿t較多。此外,在75℃的水中經(jīng)過數(shù)天浸泡后,PU/MCU-APP25%體系仍保持良好的阻燃性能,UL 94仍可達(dá)到V-0級,而PU/APP25%體系浸泡一天后,UL 94僅達(dá)到V-2等級,之后均達(dá)不到UL 94燃燒等級,這是因?yàn)橄鄬τ贏PP,MCU-APP具有疏水性和由于外殼含有PU而與PU基體具有較好的兼容性,因而不易從PU基體中析出,從而保持較好的阻燃性能。