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不仅仅要阻燃剂,技术阻燃也必不可少

不仅仅要阻燃剂,技术阻燃也必不可少 宏成新材料
2020-10-26
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高分子材料的阻燃主要是采取措施减缓或组织其中会引起燃烧的一些要素来完成。主要是采取两种方式,一种是添加阻燃剂,一种是通过阻燃技术。当前阻燃技术的发展趋势是将两者相结合,通过改变阻燃剂形态、包裹方式等技术使阻燃技术不断向高效率、低污染方向发展。本文介绍几种较为优秀的阻燃技术,正文共计1500字,预计阅读时间4分钟。

微胶囊技术


微胶囊化——是指将物质包裹于数微米至数百微米的微小容器中,从而起到保护和控制释放等作用。目前,将无机或有机的阻燃剂进行微胶囊化的研究正处于阻燃剂新技术的热点,并已从研制阶段进入实用阶段。



囊材主要有两类:

①   天然高分子材料,如动物胶、各种蛋白质、淀粉、纤维素等;

②   人工合成的高分子,如聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、环氧树脂等。


囊材不与包裹的阻燃剂发生化学反应,当制品一旦遇火受高热时,囊壁会立即熔融破裂,从而释放出阻燃剂。阻燃剂微胶囊的大小、囊壁的厚度、强度以及阻燃剂的释放度等物理性质均会影响阻燃剂的阻燃效果。微胶囊化在改善阻燃剂的形态、效能以及减少环境污染等方面都有所作用。


纳米技术


1965年,Blumstin研究聚甲基丙烯酸甲酯/纳米黏土复合材料时第一次发现其热性能明显提高。1976年,日本专利中第一次报道纳米复合材料具有阻燃性能。但直到近年来国外多名学者开展对纳米复合材料热稳定性的研究以后,其阻燃性能的研究才真正开始。



研究发现,当尼龙/层状硅酸纳米复合材料中的层状硅酸盐(黏土)含量仅为5%以下时就具有良好的热稳定性,其HRR(热释放速率)峰比不用时降低了50%以上,并且不损害材料的其他性能。这说明聚合物纳米复合材料具有良好的热性能,可用于阻燃技术。


当前主要使用的纳米阻燃技术是由纳米阻燃添加剂,这种添加剂是添加了层状硅酸盐、石墨、层状双羟基氢氧化物以及碳纳米管等材料的纳米复合材料,这种材料只需要添加少量的层状硅酸盐等材料就能够保持高热稳定性,高安全性能以及良好的阻燃效果。


接枝和交联改性技术


接枝和交联是使高分子材料功能化的一种有效方法,近年来这技术也已用于高分子材料阻燃化。接枝包括化学接枝和光敏接枝等,通过接枝共聚以提高聚合物的热稳定性及阻燃性多系凝聚相阻燃模式,即借助于成炭来实现的。


所谓接枝共聚是指聚合物成分(主干或主链聚合物)存在下,使一定的单体聚合,在主干聚合物上将分支聚合物成分通过化学键结合上一种分支的反应。接枝共聚物通常是在反应性的大分子存在下,将单体进行自由基、离子加成或开环聚合得到。



因为接枝单体能在聚合物的表面形成黏附的绝缘层,特别是无机绝缘层,对改善聚合物的阻燃性尤为有效。而使高分子材料本身交联,或者高分子材料的热裂解产物在凝聚相中交联,也可减少可燃产物的生成量而改善材料的阻燃性,多以辐射交联为主。


膨胀技术


在众多的阻燃体系中,近年来发展的膨胀阻燃体系由于在燃烧过程中发烟量少、无滴落和无毒气等优点而引起人们的注意。膨胀型阻燃体系一般需三种主要成分:炭化剂、炭化促进剂、发泡剂。膨胀型阻燃剂最早用于涂料业,配制用于船舶、建筑装饰材料、电缆外皮等的耐火涂层。近年来,国外已有一些比较成熟的膨胀阻燃体系用于塑料、橡胶等材料及制品。



膨胀型阻燃剂(IFR)主要分为磷氮类阻燃剂和可膨胀石墨两类,磷氮类阻燃剂又分为单体型磷氮类阻燃剂和混合型磷氮类阻燃剂。IFR一般包括炭源(常为多羟基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸铵)及发泡剂(如三聚氰胺),它们通常经过以下反应过程形成炭层。

参考资料:高分子材料的阻燃技术研究

关于高分子材料阻燃技术的探析




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