氢氧化物阻燃体系
发布者:阻燃剂 发布于:2017/3/14 14:47:47 点击率:6245
无机氢氧化物相对无毒,燃烧时不产生有毒、有腐蚀性的气体,而且发烟量小,更重要的是无机氢氧化物价格便宜,因此无机氢氧化物阻燃剂在聚烯烃阻燃中的应用得到了持续的增长。无机氢氧化物中,使用比较多的是
氢氧化铝(ATH)、
氢氧化镁(MDH)。其阻燃机理是:①向聚合物中添加ATH,降低了可燃聚合物的浓度;②在250℃左右开始脱水、吸热,抑制聚合物的升温;③分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气的浓度,可阻止燃烧进行;④在可燃物表面生成Al2O3,阻止燃烧。Mg(OH)2阻燃机理与Al(OH)3相似。与Al(OH)3(分解温度为250℃)相比,Mg(OH)2的分解温度更高为350~400℃,可用于加工温度高于250℃的工程塑料的阻燃,且还有促进聚合物成炭的作用,但要达到一定的阻燃效果,添加量需在50%以上,对材料的性能影响很大。为减少聚合物中Mg(OH)2添加量,一种办法是将Mg(OH)2颗粒细微化;另一种办法是采用包覆技术对Mg(OH)2表面改性,来提高其与聚合物的相容性。由于氢氧化铝的热稳定性较氢氧化镁差,所以ATH多用于 LDPE、HDPE 和聚烯烃弹性体的阻燃。用于 PP 阻燃的多为氢氧化镁。氢氧化铝、氢氧化镁的阻燃效率低,通常需要添加50%以上的添加量,才具有阻燃效果;添加 70%左右,才能达到 V0 阻燃等级。在这种情况下,对材料的力学性能劣化相当严重。选用粒径小且经过包裹的氢氧化镁能够降低添加分量,大大保留材料的力学性能。另外,适当的偶联作用也是保持力学性能的一个重要手段。同时,可以通过添加一些含硅化合物来改善氢氧化镁的阻燃效率,例如玻璃微珠、滑石粉、硅酮等。例如:添加 45%的氢氧化镁,20%的高岭土,能够使材料的阻燃性能不受影响,而力学性能保持在原来性能的 75%左右,同样也适合满量程配色的要求。另外,也可配合部分红磷(6%),40%的氢氧化镁和 20%的高岭土,同样可达到 V0 等级,而且材料的力学性能比不加红磷的保持率要高,但是由于红磷本身的颜色问题,配色受到影响。
www.dghtj.com
当氢氧化物受热分解时 发生了脱水吸热反应(氢氧化镁含水率为31%,氢氧化铝含水率为34.6%)吸收了部分的燃烧热,在阻止或减缓了材料热分解的同时,降低了燃烧的反应速度。其次,氢氧化物自身受热分解放出水蒸汽,可以稀释可燃性气体,从而降低了
聚烯烃塑料热降解产物的燃烧速度。一般认为氢氧化铝吸热量较大,在抑制材料的表面升温,降低表面放热量、提高燃点方面优于氢氧化镁,而氢氧化镁在降低材料的分解速度、炭化基材的能力方面优于氢氧化铝。Jozef Rychly系统的比较了氢氧化镁和氢氧化铝的应用特性,见下表(其中PE 100 份):
结果表明,在相同用量的情况下,氢氧化镁填充PE的极限氧指数(LOI)为36.5,而氢氧化铝填充PE的LOI为32.0,不同氢氧化铝和氢氧化镁复合物填充PE的LOI介于两者之间。但是氢氧化镁的热分解温度略低于PE的初始分解温度,因此,产生大量的水能同步稀释PE氧化状态下的可燃性气体。阻燃PE的点火时间也可以说明这一点。以100份PE填充200份的氢氧化镁制品在548℃点火温度下点火时间为74.8秒。而同样条件下的氢氧化铝点火时间为63.1秒。Sims曾比较过Al(OH)3和Mg(OH)2 作为聚烯烃阻燃剂时的性能优劣,认为Mg(OH)2的阻燃性能和消烟性能以及促进成炭作用都优于Al(OH)3