磷 氮系膨胀型阻燃剂的开发充满活力

膨胀型阻燃剂一般以磷、氮为主要成分,不含卤素,也不采用氧化锑为协效剂。含有这类阻燃剂的高聚物受热时,表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层,起到隔热、隔氧、抑烟的作用,并防止产生熔滴现象,具有良好的阻燃性能。膨胀型阻燃剂符合当今要求阻燃剂少烟、低毒的发展趋势,被认为是实现阻燃剂无卤化很有希望的途径之一。膨胀型阻燃剂分混合膨胀型和单组分膨胀型。混合膨胀型阻燃剂是由于个别的酸源(如磷酸盐或磷酸酯)、碳源(如多元醇)及气源(如含氮化合物)组成的混合物。适合于阻燃PE 和PP,当用量为25%~30%时,阻燃材料氧指数可达30,阻燃级别达UL94V0 级。以聚磷酸铵为基础的膨胀型阻燃剂是当前的研究热点。大优于许多小分子阻燃剂,有可能成为今后的更新换代产品。

表面改性、超细化是无机阻燃剂发展方向

无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性和有毒气体等特点,且价格便宜,无机阻燃剂占各类阻燃剂一半以上。主要品种有:氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化钼、氧化锆、钼酸铵、硼酸锌等,其中氢氧化铝(ATH)占无机阻燃剂的80%以上。但由于无机阻燃剂的阻燃效果差,添加量大,须采用新技术,如超细化、表面改性、大分子键合等进行改进。

表面改性 无机阻燃剂具有较强的极性与亲水性,同非极性聚

料相容性差,界面难以形成良好的结合和粘接。为改善其与聚合物间的粘接力和界面亲和性,采用偶联剂对其进行表面处理是最为有效的方法之一。常用的偶联剂是硅烷和钛酸酯类。如经硅烷处理后的ATH,阻燃效果好,能极有效提高聚酯的弯曲强度和环氧树脂的拉伸强度;经乙烯 硅烷处理的ATH,可用于提高交联乙烯 醋酸乙烯共聚物的阻燃性、耐热性和抗湿性。钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂可以并用,能产生协同效应。经过表面改性处理后的ATH 表面活性得到了提高,增加了与树脂之间的亲和力,改善了制品的物理机械性能,增加了树脂的加工流动性,降低了ATH 表面的吸湿率,提高了阻燃制品的各种电气性能,而且可将阻燃效果由V 1 级提高到V 0 级。

超细化 目前,ATH 的超细化、纳米化是主要研究开发方向。

ATH 的大量添加会降低材料的机械性能,而采用超细化的,特别是纳米级的ATH 填充塑料,会起到刚性粒子增塑增强的效果。这是由于阻燃作用的发挥是由化学反应所支配的,对于等量的阻燃剂,其粒径愈小,比表面积就愈大,阻燃效果就愈好。另一方面,超细化、纳米化的ATH,增强了界面的相互作用,可以更均匀地分散在基体树脂中,更有效地改善共混料的力学性能。如在LDPE/EVA(70/30)中填充美国Solem 公司开发的粒径为10μm 的ATH,挤塑能力可提高40%。