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阻燃云顶娱乐官网下载研究进展

发布于:2020-05-12
  云顶(PA)是分子链中含有酰胺键(-CO-NH-)的热塑性树脂,其具有良好的机械性能、耐热性、耐化学性和耐磨性,且易于改性加工,大量应用于汽车、机械、电子、化工、建筑等领域,已成为世界上产量最大、应用范围最广的工程塑料。然而云顶材料本身阻燃级别低,使用过程中可能造成火灾,限制了云顶材料的应用。因此,通过改性提高云顶材料的阻燃性能,始终是一个非常重要的研究课题。

  目前,常用两种方法对云顶材料进行阻燃改性:1)添加型阻燃剂,即将阻燃剂加入到基体中,通过挤出共混的方法,使阻燃剂分散在基体中,提高基材阻燃性能。此方法加工简便,设备投资少,是目前应用最广泛的技术。但是要达到较高阻燃级别时,阻燃剂的添加量往往较大,易降低材料的力学性能。2)反应型阻燃剂,即将阻燃剂作为反应单元通过化学反应结合到大分子链上,使其成为结构单元中的阻燃成分。其阻燃效率较高,克服了添加型阻燃剂从聚合物表面迁移或挥发的缺点,并能保持聚合物原有的物理、化学及力学性能,但是在技术、设备及费用上都存在巨大的挑战。本文将从以上两个方面对云顶的阻燃改性研究进展进行综述。1添加型阻燃体系1。1溴系阻燃体系溴系阻燃剂是适用于云顶的最主要的阻燃剂之一,其阻燃效率高,耐候性和热稳定性好,对材料的力学性能影响小。

  作用机理主要为气相阻燃机理:阻燃剂分子受热分解产生卤化氢,与材料燃烧过程中产生的自由基结合,从而中断链式反应,使材料燃烧减缓或自熄。生成的卤化氢气体还可稀释可燃性气体浓度而降低燃烧速率。溴系阻燃剂对云顶阻燃效果好,与金属氧化物等协效剂共同使用效果更佳,最常使用溴锑协效阻燃体系,如13%的十溴二苯基乙烷(BPBPE)和5%的三氧化二锑复配使用可以使云顶66(PA66)达到UL94V?0级。何颖等将溴化聚苯乙烯(BPS)与三氧化二锑(Sb2O3)复配,制备了玻纤(GF)增强云顶娱乐官网下载6(PA6)复合材料,当添加16%(质量分数,下同)BPS/Sb2O3时,复合材料的阻燃等级达到UL94V?0级。HORROCKS等发现在PA6和PA66中锡酸锌和有机溴阻燃剂具有协效作用,并且锡酸锌比三氧化二锑具有更优异的整体协同效应,不仅能够提高材料的氧指数,还能降低烟气释放量。LEWIN等发现五溴苄基酯与有机蒙脱土在PA6中具有协效作用,仅添加1%的有机蒙脱土和10%的五溴苄基酯,复合材料能通过UL94V?0测试。

  但是,溴系云顶娱乐官网下载在阻燃过程中产生有毒气体溴化氢,污染环境,同时严重危害人体健康。部分常用的溴系阻燃剂,如十溴二苯醚和六溴环十二烷被斯德哥尔摩公约列入永久性有机污染物。欧盟等国家对含卤产品的限制非常严格,使溴系阻燃剂面临巨大的压力。2磷系阻燃体系近年来,由于卤系阻燃剂发展受阻,无卤阻燃剂研发成为热点。磷系阻燃剂以其优异的价格和良好的性能成为研究和市场发展的主流。磷系阻燃剂依据结构和组成的不同,分为无机磷系和有机磷系阻燃剂两大类。无机磷系阻燃剂主要包括红磷和聚磷酸铵以及磷酸盐等,有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯和有机次磷酸盐等。

  磷系阻燃剂通常在气相和凝聚相同时发挥阻燃作用,具体的方式如下:1)受热分说明放出PO·、PO2·等自由基,淬灭燃烧链式反应中产生的H·、HO·、O·等活性自由基,终止链式反应。2)磷系阻燃剂受热分解,释放出磷酸、偏磷酸、聚磷酸等强酸,促进被阻燃基材脱水成炭。

  3)受热脱水形成富磷的玻璃态物质(炭层),覆盖在表面,隔绝空气,阻碍可燃性气体的释放,从而达到阻燃的目的。红磷是一种综合性能优异的无机磷系阻燃剂,绿色环保、高效、抑烟、低毒。但是红磷在空气中易氧化变质、与有机基材相容性较差、产品往往具有紫红色,通常采用阻燃母粒和微胶囊化技术进行表面改性。阻燃母粒是阻燃剂借助分散剂等助剂,并以一定浓度均匀分布于载体树脂中的阻燃剂浓缩物。陈先敏等采用红磷阻燃母粒RPM440W(红磷40%)对PA66/GF的阻燃性能进行了研究,结果表明,添加15%RPM440和3%的有机纳米蒙脱土(OMMT)可使极限氧指数(LOI)值达到28。9%,并且对材料的力学性能影响较小。

  微胶囊化红磷阻燃剂(MRP)是一种紫红色粉末,较难吸湿,与树脂和橡胶混合性好,电气性能优良。张建均等使用30%的Mg(OH)2包覆红磷,将其应用于PA66/GF(GF35%)材料的制备,复合材料可达到UL94V?0级,LOI值达36。5%,远远高出商业化产品。ZHU等研究了微胶囊化红磷阻燃剂对云顶6(PA6)的阻燃效果,添加16%的红磷于PA66/GF(GF15%)中LOI值为28。5%,通过了UL94V?0级别,且成炭率显著增加。TANG等合成了次磷酸铈CeHP并用于阻燃玻璃纤维增强PA6。结果表明含20%CeHP的阻燃复合材料LOI值高达26。5%,通过UL94V?0级,热释放率和总热释放分别减少了27。

  1%和21。1%,拉伸强度增加了25%,机械性能优异。XIAO等[20]将焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)的混合物添加到玻璃纤维增强PA6阻燃复合材料。结果表明:PAPP与AHP质量比为4/1,添加16%PAPP和4%AHP的PA6复合材料的LOI值为34%,达到了UL94V?0级。有机次磷酸盐阻燃剂也是一类较适用于云顶的阻燃剂,不仅阻燃效果和热稳定性能好且绿色环保。金松等[21]以次磷酸钠为原料合成了异丁基次磷酸铝阻燃剂,通过熔融共混法制备了阻燃PA6复合材料。当阻燃剂添加量为20%时,复合材料的LOI值为26。4%,UL94达到V?0级,且形成明显的炭层,力学性能良好。

  CHEN等成功合成了一种含硅和笼形双环磷酸酯基团的阻燃剂三(2,6,7?三氧杂?1?磷杂双环[2,2,2]辛烷?1?氧代?4?羟甲基)苯基硅烷(TPPSi,见图1),并将其应用于PA6的阻燃研究。当TPPSi添加量为25%时,复合材料达到了UL94V?0级,并且有效的减少了烟气释放量。林学葆等将MRP与自制的勃姆石@苯基次膦酸铝(BM@Al?PPi)复配应用于PA6T的阻燃改性,发现二者具有较好的协效作用,可以在气相阻燃和凝聚相阻燃同时发挥阻燃作用。保持添加15%BM@Al?PPi不变,再添加5%的MRP,复合材料垂直燃烧达到V?0级别,LOI值为29%。


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