聚烯烴及其彈性體用無機(jī)阻燃劑

??????? 無機(jī)阻燃劑在阻燃劑家族中有著特別關(guān)鍵的位置，因為其毒性、腐蝕性及其費(fèi)用較低且在燃燒時釋放的有害氣體、煙霧較少，因而它是較早使用于聚烯烴及其彈性體阻燃的阻燃劑之一。

多見的無機(jī)阻燃劑包含層狀雙氫化合物(LDH)、氫氧化鋁(ATH)、氫氧化鎂(MH)、硼酸鋅(ZB)、膨脹石墨及其其它硅酸鹽類材料如海泡石、蒙脫土(MMT)及其埃洛石等。在無機(jī)阻燃劑中，工業(yè)生產(chǎn)使用量最高的是氫氧化鋁(ATH)及其氫氧化鎂(MH)。這其中，ATH的使用更加普遍，它是一種粉末狀白色固體，其粒徑為微米或納米，市面上多見粒徑為1.5～3.5μm。通常，阻燃劑添加量為50%～60%時，復(fù)合材料有著優(yōu)良的阻燃性能。

科研人員用ATH阻燃LDPE材料，添加55%ATH阻燃劑后，阻燃LDPE材料在400℃的質(zhì)量損失速率顯著降低，LDPE/ATH材料有著優(yōu)良的耐熱穩(wěn)定性。MH的銷量及使用僅次ATH，為全球銷量第二大的無機(jī)阻燃劑。其耐熱穩(wěn)定性較高，分解溫度高過320℃。當(dāng)溫度超過450℃時，MH脫去結(jié)晶水，質(zhì)量損失為31%。因為其有著更好的耐熱穩(wěn)定性，它通常用以匹配加工溫度較高的(200～225℃)的樹脂及彈性體(ABS及ABS高膠粉等)。可是無機(jī)阻燃劑普遍存在添加量大、阻燃效率低等缺陷，大批量添加亦會對基材力學(xué)性能有顯著影響。研究表明，應(yīng)對以上缺陷的首要方式 有:(1)添加相容劑;(2)無機(jī)阻燃劑的超細(xì)化;(3)無機(jī)阻燃劑表面改性及微膠囊化處理，除以上方式 外，可進(jìn)行復(fù)配有機(jī)及無機(jī)阻燃劑的方式 以提高材料的阻燃性能。

科研人員制取阻燃協(xié)效劑—改性Fe－蒙脫土(Fe-OMT)，以降低阻燃PP復(fù)合材料中MH的加入量并維持材料阻燃性能。結(jié)果顯示，伴隨PP/MH/Fe-OMT復(fù)合材料中Fe-OMT成分的提高，其LOI隨著升高;當(dāng)Fe-OMT成分實(shí)現(xiàn)5%時，垂直燃燒(UL94)可實(shí)現(xiàn)V－1級。制取了不同粒徑及其不同表面改性劑處理的ATH，并用以EVA基材料阻燃。結(jié)果顯示，阻燃劑粒徑越小其阻燃作用越佳;且采用含硅偶聯(lián)劑處理的ATH阻燃劑具備更佳的阻燃作用。根據(jù)不同官能團(tuán)化合物(羥基、羧基、丙烯酸、金屬絡(luò)合物、丙烯酸丁酯及其順丁烯二酸酐)對無機(jī)阻燃劑完成表面改性，從而改進(jìn)復(fù)合材料的力學(xué)性能及阻燃性能。該研究表明,根據(jù)帶有羥基和羧基的高聚物改性后，ATH與PE具備較好的分散性，并且該方式顯著提高了材料在CONE測試中的燃燒性能指標(biāo)，帶有羥基或羧基的改性ATH兼具阻燃和改進(jìn)材料力學(xué)性能的特性。