無鹵環(huán)保型阻燃劑

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1、無鹵環(huán)保型阻燃劑的綜述【摘要】本文通過以mg(oh)2阻燃劑為例介紹了無鹵環(huán)保型阻燃劑的阻燃機(jī)理、性能及改性后的性能變化，綜述了目前常見的無鹵環(huán)保型阻燃劑。【關(guān)鍵詞】氫氧化鎂；阻燃劑；改性1.引言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)環(huán)保和消防安全日益重視，防火材料得到了極大的發(fā)展。高效率的阻燃劑對(duì)降低火災(zāi)的危害起到了很大的作用，但同時(shí)傳統(tǒng)的鹵系阻燃產(chǎn)品在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的煙霧和有毒的腐蝕性氣體，妨礙救護(hù)及人員疏散，導(dǎo)致二次災(zāi)害發(fā)生。因此，鹵系阻燃產(chǎn)品的應(yīng)用受到了限制。無鹵環(huán)保型阻燃劑由于具有低煙、低毒等環(huán)境友好型特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。使用高效、低煙、無毒或低

2、毒的無鹵阻燃劑將成為未來阻燃材料發(fā)展的必然趨勢(shì)。近年來，無鹵阻燃劑的研究和應(yīng)用十分廣泛，人們相繼開發(fā)出性能較好的無鹵阻燃劑，并在多種材料中得到了應(yīng)用。本文就目前常見的無鹵環(huán)保型阻燃劑做簡(jiǎn)要綜述2.無鹵環(huán)保型阻燃劑2.1mg(oh)2阻燃劑氫氧化鎂在聚合物中可作為填料及阻燃劑,具有不產(chǎn)生二次污染、熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、不析出、不產(chǎn)生有毒氣體、不腐蝕加工設(shè)備、消煙作用顯著價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。氫氧化鎂屬于添加型無機(jī)阻燃劑,與同類無機(jī)阻燃劑相比,具有更好的抑煙效果。同時(shí)，它在生產(chǎn)、使用和廢棄過程中均無有害物質(zhì)排放，而且還能中合燃燒過程中產(chǎn)生的酸性與腐蝕

3、性氣體，是一種環(huán)保型綠色阻燃劑[2,3]。2.1.1mg(oh)2的阻燃機(jī)理氫氧化鎂發(fā)生脫水反應(yīng)的溫度為340～490℃[4]。受熱時(shí),氫氧化鎂會(huì)釋放結(jié)晶水,吸收大量熱量（mg(oh)2=mgo+h2o↑）。hornsby[2]和waston[3]從氫氧化鎂脫水的動(dòng)力學(xué)過程、燃燒殘余物的熱傳導(dǎo)性能和氫氧化鎂的晶體形貌入手,通過測(cè)量tga曲線、煙密度和co釋放量,詳細(xì)研究了氫氧化鎂的阻燃機(jī)理。認(rèn)為氫氧化鎂的阻燃和抑煙機(jī)理主要是由于以下幾方面作用:①氫氧化鎂受熱分解釋放出結(jié)晶水而吸收大量的熱量,抑制了聚合物材料溫度上升,并能延緩其熱分解和降低材料的燃燒

4、速度;②氫氧化鎂分解產(chǎn)生氧化鎂覆蓋在可燃物表面,能起到一定的物理隔熱作用;③氫氧化鎂分解產(chǎn)生的大量水蒸汽沖淡了氣相燃燒區(qū)中可燃物濃度;④氫氧化鎂分解產(chǎn)生水蒸汽不參與增強(qiáng)co釋放的水汽反應(yīng)。受熱時(shí),氫氧化鎂會(huì)釋放結(jié)晶水,吸收大量熱量。2.1.2mg(oh)2的缺點(diǎn)及改性mg(oh)2的阻燃效率低,通常其填充量要到60%才能使聚合物材料達(dá)到較滿意的阻燃效果[5]。氫氧化鎂的高填充量往往會(huì)導(dǎo)致其阻燃聚合物材料力學(xué)性能和加工性能的嚴(yán)重惡化[6]。因此,對(duì)其進(jìn)行改性顯得非常重要。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，有不少文獻(xiàn)[7-10]報(bào)道，通過將阻燃劑粒子超細(xì)化尤其是納米

5、化，利用納米微粒本身所具有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)來增強(qiáng)界面作用，改善無機(jī)阻燃劑和聚合物基體的相容性，以達(dá)到減少用量和提高阻燃性的目的。此外，不少研究致力于選用適當(dāng)?shù)母男詣?duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面改性處理。表面改性處理即通過各種表面改性劑與顆粒表面化學(xué)反應(yīng)和表面包覆處理改變顆粒的表面狀態(tài)，提高表面活性，使表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)功能，從而改善或改變粉體的分散性、和高分子材料的相容性等等。阻燃劑氫氧化鎂表面改性最常用的改性劑主要有兩類：一類是硅烷偶聯(lián)劑[11]，①硅烷偶聯(lián)劑的用量對(duì)活化指數(shù)的影響，隨著偶聯(lián)劑用量的增加，活化指數(shù)變大，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的

6、用量為氫氧化鎂量的7%時(shí)，活化指數(shù)達(dá)到最大，為97.7%。再增加偶聯(lián)劑的用量，活化指數(shù)不但沒有增加，反而略有下降。這是因?yàn)楫?dāng)偶聯(lián)劑用量很少時(shí)，改性不完全，大部分樣品不能漂浮在水面上，所測(cè)得的活化指數(shù)很小；隨著改性劑用量的增加，氫氧化鎂的活性越來越強(qiáng)，活化指數(shù)逐漸增大。當(dāng)改性劑用量達(dá)到7%時(shí)，氫氧化鎂表面的改性劑分子達(dá)到單分子層覆蓋，其疏水基朝向外側(cè)，活化指數(shù)達(dá)到最大值。若再增加改性劑的含量，偶聯(lián)劑在氫氧化鎂表面形成多層物理吸附而使部分的極性基團(tuán)朝外，導(dǎo)致了疏水性降低，活化指數(shù)變小。②改性溫度對(duì)活化指數(shù)的影響，溫度較低（20℃）時(shí)，改性不完全，活化指

7、數(shù)只有65%，提高改性溫度，活化指數(shù)隨之增大；當(dāng)達(dá)到到40℃時(shí)，活化指數(shù)最大。隨后，隨著溫度升高，活化指數(shù)變化不明顯。因?yàn)樵诟男赃^程中，硅烷偶聯(lián)劑的烷氧基首先水解形成硅醇，然后再與氫氧化鎂表面上的羥基反應(yīng)最終生成化學(xué)鍵。溫度較低時(shí)，偶聯(lián)劑水解不完全，因而改性不徹底；溫度升高到40℃偶聯(lián)劑完全水解，改性徹底；繼續(xù)升高溫度，對(duì)偶聯(lián)劑的水解沒有促進(jìn)作用，因此活化指數(shù)基本不變。③改性時(shí)間對(duì)活化指數(shù)的影響，隨著攪拌時(shí)間的增大，活化指數(shù)不斷增大。攪拌時(shí)間為60min時(shí)，活化指數(shù)達(dá)到了最大；隨后再增加時(shí)間，活化指數(shù)有稍許降低。因?yàn)榕悸?lián)劑在粉體表面達(dá)到完全覆蓋后，

8、再繼續(xù)攪拌會(huì)使吸附的部分偶聯(lián)劑分子從粉體表面脫落，導(dǎo)致活化指數(shù)降低。另一類納米氫氧化鎂表面有機(jī)包覆。對(duì)比包覆前后的mg(o