鋁-鎂系阻燃劑


用于聚丙烯的鋁-鎂系阻燃劑以氫氧化鋁、氫氧化鎂為主。這類物質(zhì)具有熱穩(wěn)定性好、無毒、不揮發(fā)、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、發(fā)煙量小等優(yōu)點(diǎn)。但是其在高分子材料中單獨(dú)使用添加量大,填充量大于50%(wt)時(shí)才能使高分子材料具有一定的阻燃效果。由于與聚丙烯的相容性差，在聚丙烯中難以均勻分散，而且，高填充量必將影響聚丙烯的力學(xué)性能。目前，表面改性處理、協(xié)同復(fù)合技術(shù)和粒度超細(xì)化是鋁-鎂系阻燃劑主要的研究方向。





1.阻燃機(jī)理

氫氧化鋁受熱分解過程是一個(gè)吸熱的反應(yīng)(吸熱量約為2kJ/g)，可帶走燃燒產(chǎn)生的大量熱量，降低燃燒界面的溫度;此外，分解產(chǎn)物之一是水蒸氣，可起到降溫和稀釋氧氣以及可燃?xì)怏w的濃度的作用;另一分解產(chǎn)物氧化鋁為致密的無機(jī)氧化物粉體，可覆蓋在聚丙烯阻燃材料表面，形成一層具有隔熱隔氧作用的保護(hù)炭層，同時(shí)還具備抑煙的效果。

氫氧化鎂阻燃機(jī)理與氫氧化鋁類似，但氫氧化鎂分解溫度為340~490℃，比氫氧化鋁高得多，熱穩(wěn)定性相對(duì)較好，在消煙抑煙性能上也優(yōu)于氫氧化鋁，而反應(yīng)的吸熱量則相對(duì)氫氧化鋁少一些，此外，Mg(OH)2可以加速塑料表面炭化，而Al(OH)3無此作用。在相同的添加量下，二者對(duì)聚丙烯的阻燃效果并沒有明顯的差別，然而，Mg(OH)2比Al(OH)3更適合作為加工溫度較高的聚合物的阻燃劑;通常兩種阻燃劑協(xié)同作用比單獨(dú)使用能達(dá)到更好的阻燃效果，其協(xié)同阻燃機(jī)理為，氫氧化鋁發(fā)揮阻燃作用溫度較低，但吸熱量較大，可以有效抑制溫度的上升，在溫度較高時(shí)，氫氧化鎂發(fā)生脫水吸熱反應(yīng)起阻燃作用，兩者復(fù)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，可擴(kuò)寬發(fā)揮阻燃作用的溫度范圍和延長(zhǎng)發(fā)揮阻燃效應(yīng)的時(shí)間，從而起到協(xié)效阻燃的作用。


2.常用配方

研究表明，氫氧化鎂與硼酸鋅、膨脹石墨、紅磷、蒙脫土等復(fù)配協(xié)效阻燃聚丙烯，兩者共同作用可以發(fā)揮比自身單獨(dú)作用更優(yōu)異的阻燃性能;氫氧化鋁、氫氧化鎂的粒徑與性能有很大關(guān)系，粒徑越小，比表面積就越大，一般其阻燃效果就越好。如在細(xì)化氫氧化鋁的技術(shù)上，美國(guó)Solem公司的牌號(hào)為Halofree的無鹵、低煙、無毒、無腐蝕性及高熱穩(wěn)定性阻燃劑，即是以改性氫氧化鋁為基體的無機(jī)阻燃劑。
 
目前，氫氧化鎂開發(fā)應(yīng)用的有納米型氫氧化鎂、顆粒級(jí)氫氧化鎂、纖維狀氫氧化鎂，其直徑為0.1~0.5um，長(zhǎng)10~50um，既有補(bǔ)強(qiáng)又有阻燃作用，而且不影響加工性能。超細(xì)化的無機(jī)粉體，由于表面能比較高，容易團(tuán)聚，在聚合物基體材料中分散性不好，因此需要對(duì)其進(jìn)行表面活化改性。表面活性化主要是用硅烷類或鈦酸酯類偶聯(lián)劑對(duì)Al(OH)3和Mg(OH)2進(jìn)行表面處理，以改良無機(jī)粉體在聚合物基體材料中的分散性和相容性。

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