2023-08-01 185 蘇州和塑美
目前,膨脹型阻燃劑在PP中應用時仍會出現(xiàn)以下問題:
(1)與聚合物基體相容性較差,膨脹型阻燃劑與聚合物的極性相差很大導致其相容性差,使聚合物的電性能和絕緣性能有所下降,尤其是力學性能如拉伸強度和抗沖擊強度大幅度下降;
(2)易吸潮,如APP/PER/MA膨脹阻燃體系,不但多羥基容易吸濕,而且各成分之間易發(fā)生醇解,導致阻燃聚合物耐水性差;
(3)一般的膨脹型阻燃劑的相對分子質(zhì)量小,易遷移到聚合物表面,從而導致阻燃產(chǎn)品的物理機械性能差,尤其外觀性差。
相應有如下的改性方法:
(1)提高阻燃劑與聚合物基體的相容性:一是使用硅烷、鈦酸酯等偶聯(lián)劑對膨脹阻燃系統(tǒng)中各主要組分進行改性處理,二是合成一些大分子膨脹型阻燃劑,大幅度地改善與聚合物的相容性,三是設計合成反應型膨脹型阻燃劑,可以共價鍵方式與樹脂基體結(jié)合;
(2)濕敏性的改進:提高膨脹型阻燃劑的聚合度(如APP),從而改善其耐水性;
(3)分子尺度的改進:集酸源、炭源和氣源于一體、聚合物化和大分子化是膨脹型阻燃劑發(fā)展的另一重要趨勢。
炭源的改性
傳統(tǒng)意義上的碳源主要是一些易受熱脫水而形成炭結(jié)構的多羥基化合物,如季戊四醇、淀粉、糊精等,但這些IFR用的成炭劑多羥基化合物如季戊四醇極性強,與聚烯烴的相容性不好,在使用過程可能發(fā)生滲出吸潮問題,影響阻燃效果的持久性、阻燃材料的電絕緣性及力學性能。
為了解決這一問題,可以采用一些易成炭的高分子材料如聚氨酯、聚酰胺代替小分子強極性化合物。將熱塑性聚氨酯(TPU)作為碳源,APP為酸源和氣源組成IFR?應用于?PP?可得到阻燃性能和力學性能都較好的膨脹阻燃體系,TPU的引入提高了體系的熱穩(wěn)定性,阻燃效果好壞取決于TPU所用多元醇的結(jié)構,基于聚酯型多元醇的TPU相對于聚醚多元醇的TPU更有利于阻燃性能的提高,同時硬段含量高的TPU也更有利于阻燃性能的提高。尼龍6(PA-6)也可以被用于膨脹阻燃PP中用作成炭劑,但必須加入相容劑如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)以抑止APP的遷移并增加PA-6與PP間的相容性。
將具有成炭作用的小分子進行聚合得到可作為碳源的高分子成炭劑可有效降低小分子成炭劑的負面影響。如意大利?Montedison?S。P。A?公司申請的美國專利US4504610以三聚氰氯和哌嗪及哌啶為原料合成了第一例含三嗪結(jié)構的高分子成炭劑,并用于聚烯烴阻燃,證明阻燃材料的綜合性能良好。隨后申請的歐洲專利EP0475418A2,EP0544352A1,美國專利US5225463,US5124379,US5629382?都合成了基于三嗪結(jié)構的高分子成炭劑,只是三嗪環(huán)上的取代基不同。采用季戊四醇的二聚體或三聚體代替季戊四醇也可以在一定程度上避免PER的水溶性問題。
酸源的改性
酸源的改性主要是改善APP?的水敏性和吸潮性。通過提高其相對分子質(zhì)量及改善結(jié)晶形態(tài)來改進APP,目前已經(jīng)有很多專利,代表產(chǎn)品有Rhodia?Consumer?Specialities?Ltd?Clariant公司的名為Exolit?AP420,422,423系列的APP,Exolit?AP422的平均聚合度約為700。
除此之外,對APP進行表面包覆是一個簡單易行的辦法,含有疏水長碳鏈的季銨鹽,疏水性強的非離子表面活性劑,硬脂酸鹽離子型表面活性劑及有機硅樹脂都可用來對APP進行表面包覆。例如,三聚氰胺-甲醛樹脂本身具有良好的阻燃性。在三聚氰胺-甲醛樹脂預聚物的醇類分散液中加入APP,使三聚氰胺-甲醛樹脂預聚物在APP表面進行原位交聯(lián)可對APP形成微膠囊包覆。
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