聚丙烯(PP)在电子电器、通讯器材、家用电器、汽车以及建筑材料等领域应用广泛,但其耐燃性较差,容易产生大量熔融滴落,从而引起火灾。因此,PP阻燃技术的研究开发一直是人们关注的热点,而其中阻燃剂的应用研究又是关键。青岛美泰塑胶的小编,为您介绍,阻燃PP选择什么阻燃剂比较好。
1 水合金属化合物阻燃剂
朱鹏等采用原位聚合法对经过表面改性的氢氧化铝(ATH)进行了三聚氰胺-甲醛树脂(MF)包覆处理,探讨了其单独或与膨胀型阻燃剂(IFR)复配对PP阻燃性能及力学性能的影响。研究结果表明,ATH经MF包覆后平均粒径增大,热分解后的残余质量下降,其用作PP阻燃剂时,由于能在较低温度下释放不燃性气体,并有效抑制PP的热分解,促进炭层结构形成,因而对PP表现出较好的阻燃效果,同时阻燃PP材料的力学性能也得到明显改善。MF别是三者复配形成的三元阻燃剂体系对PP有良好的阻燃作用。
彭红梅在ATH阻燃PP体系中引入过渡金属盐硝酸镍作为协效催化剂,研究了硝酸镍改性ATH阻燃体系对材料热分解行为、燃烧性能的影响。结果表明,硝酸镍协效催化剂可使材料的极限氧指数(LOI)提 高 到32.5%,达 到UL94V-0级。ATH表面负载硝酸镍改性使材料的热释放速率、总热释放量明显下降,火灾危险性大幅降低。
邢丹等采用硬脂酸对氢氧化镁复合阻燃剂进行表面改性,考察了改性剂用量、改性时间和改性温度等因素对粉体改性效果的影响,确定了最佳改性工艺条件。将氢氧化镁与PP混合压板制成氢氧化镁/PP复合材料,测试了复合材料和纯PP的热失重(TG),通过测试拉伸强度和冲击强度,考察了改性前后氢氧化镁对复合材料的机械力学性能的影响。实验结果表明,最佳改性条件是改性时间为90min,改性温度为80℃,改性剂质量用量为4%。通过纯PP和复合材料的TG对比,PP的热分解温度从290℃升高到380℃,比纯PP升高了90℃;改性氢氧化镁的添加虽降低了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,但复合材料的冲击强度由2.09kJ/m2上升到3.23 kJ/m2,比纯PP提高了54.55%。
郭军红等采用水热法制备了一维材料ZnO和MoO3纳米线(NWs),并将一维纳米线和纳米ATH与PP熔 融 共 混 制 备 了ZnO/MoO3/AL(OH)3/PP复合材料(NWs/ATH/PP)。研究了复合材料的热稳定性、燃烧性能以及力学性能。结果表明,当添加质量分数为3.75%的ZnO纳米线、质量分数为3.25%的MoO3纳米线和质量分数为21%的纳米ATH时,NWs/ATH/PP复合材料的初始分解温度较纯PP增加了17.8℃,残重率为24.6%,峰值热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降了54.3%和25.7%,LOI提高了7.1%。
2 膨胀型阻燃剂
赵杰等研究了N-P膨胀型阻燃剂(NPR)对PP阻燃性能的影响。结果表明,当NPR质量(下同)添加量为20%时,PP/NPR复合材料冲击性能最高;当NPR添加量为30%时,PP/NPR复合材料弯曲性能最高;NPR的加入可提高PP/NPR复合材料的热稳定性;当添加量超过30%后,复合材料的分解残余量无太大变化,但是NPR过量添加会恶化材料的力学性能;当NPR添加量为40%时LOI为23.3%,材料无法点燃,达到UL94V-0级。
赵智垒等以9,10-二氢-9-氧杂-1-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与三聚氰胺(MEL)为原料制备 了 一种含磷、氮以及苯环的新型阻燃剂(DOPO-MEL),并将其与APP复配阻燃PP。结果表明,DOPO-MEL与APP具有良好的协同阻燃效应。将30%(质量分数,其中DOPO-MEL:APP=1:2)的膨胀型阻燃体系添加于PP时,复合材料的LOI为29.4%,且能够通过UL94V-0测试。
罗超云等将由过氧化二异丙苯(DCP)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)交联的所得的氮磷阻燃剂用于阻燃PP,研究了交联剂与氮磷膨胀阻燃剂对阻燃PP的力学性能的影响。结果表明,交联剂能有效降低膨胀型阻燃剂的用量,阻燃PP达到FV-0级时;未交联PP的膨胀阻燃剂最小质量分数为30%,而交联PP的膨胀阻燃剂最小质量分数为25%。
吴笑等将有机-金属杂化三嗪化合物(SCTCFA-ZnO)与APP复配制备了膨胀型阻燃剂(IFR),通过LOI测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析、热失重分析和扫描电子显微镜分析等表征方法研究了SCTCFA-ZnO/APP的协同作用对PP复合材料阻燃性能的影响。结果表明,APP与SCTCFA-ZnO复配可以有提高PP材料的阻燃性能。当IFR的添加量为25%(质量分数,下同),且APP/SCTCFA-ZnO的质量比为2:1时,复合材料的LOI最高,达到31.1%,达到UL94V-0级,IFR可提高复合体系的温热稳定性。阻燃复合材料燃烧后会形成一层致密、连续的炭层,从而起到良好的阻燃效果。
柴云等采用四乙氧基硅烷(TEOS)作为改性修饰剂,分别对PER和APP进行表面改性,制得IFR。向改性阻燃剂中加入纳米氧化镧(La2O3)作为阻燃协效剂,然后与PP混合,制备了疏水性膨胀型阻燃PP。研究了改性前后复合阻燃剂对PP阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,改性后的阻燃体系表现出了较好的疏水性能,加入协效剂La2O3后,材料的阻燃性能和力学性能均较改性之前有所提高。
陈建江以多聚磷酸及无水哌嗪为起始原料,在高温条件下一步合成高聚合度聚磷酸哌嗪。通过热重分析研究了聚磷酸哌嗪的热稳定性,然后将聚磷酸哌嗪与聚磷酸三聚氰胺盐按3:2的质量比复配后按25%的添加量加到PP中,制备阻燃PP复合材料。按同样的添加比例将常用的APP体系膨胀型阻燃剂加入PP中,通过垂直燃烧(UL94)测试研究了材料的阻燃性能,通过悬臂梁冲击强度等测试研究了材料的力学性能。结果表明,合成产物聚磷酸哌嗪的起始热分解温度为280℃。当复合阻燃剂的质量总添加量为25%时,聚磷酸哌嗪体系和APP体系复合材料均可通过UL94V-0级垂直燃烧测试,但复合材料样条经70℃水煮7d后,聚磷酸哌嗪复合材料仍然通过UL94V-0级垂直燃烧,而APP体系复合材料仅能通过UL94V-1级别。这表明聚磷酸哌嗪体系膨胀型阻燃剂对PP具有良好的阻燃作用,且性能优于APP体系膨胀型阻燃剂。
总结:
PP用阻燃剂品种较多,各品种具有各自的特点。采用表面改性及微细化等措施对水合金属化合物阻燃剂进行改性,可以克服常规无机阻燃剂添加量大,对制品加工性能和物理性能有较大影响的不足,将是其今后应用于PP阻燃的开发重点。对于膨胀型阻燃剂,开发新型膨胀型阻燃剂以及新型组合体系是今后应该努力的方向。
复合阻燃剂体系综合了各单一组成的优点,具有阻燃效果好、成本低等优点,将是未来PP阻燃用的主流阻燃剂,因此,新型多功能阻燃协效剂是今后的开发关键。
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