[聚丙烯(pp)共混阻燃改性阻燃劑的選擇(二)]
發(fā)布日期:[2007/11/25]
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阻燃劑其按元素種類(lèi)分為:鹵系、磷系、鹵-磷系、氮系、硅系、鋁鎂系等,按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為無(wú)機(jī)阻燃劑、有機(jī)阻燃劑、高分子阻燃劑等,按阻燃劑與被阻燃材料關(guān)系分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。
通常在塑料阻燃改性中常采用的方法是添加型阻燃劑共混改性。PP(聚丙烯)阻燃常采用的阻燃劑包括:鋁鎂系阻燃劑,即氫氧化鎂、氫氧化鋁;磷系阻燃劑,紅磷母粒等;氮系阻燃劑MCA、MA等;有些還采用有機(jī)硅阻燃劑。
聚丙烯質(zhì)地發(fā)脆,抗沖擊性能較差,如果在聚丙烯中引入相溶性差或親和力差的無(wú)機(jī)材料,客觀上起到了填充作用,往往會(huì)使聚丙烯的機(jī)械性能更加惡化,拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足指標(biāo),目前改善的方法常采用增韌劑增韌,增韌劑價(jià)格高,增韌的同時(shí)材料的剛性又變差,很可能失去使用聚丙烯原本價(jià)值。所以對(duì)于聚丙烯最好不采用無(wú)機(jī)填充方式改性或降低成本,在充分利用其自身特點(diǎn)同時(shí)適當(dāng)改進(jìn)性能指標(biāo)為上策。
做阻燃聚丙烯通常采用的阻燃劑有鹵系(一般為溴系);無(wú)機(jī)的氫氧化鎂、氫氧化鋁;磷系,紅磷等;氮系MCA、MA等及有機(jī)硅系。
氫氧化鎂等屬于無(wú)機(jī)阻燃劑,阻燃機(jī)理是燃燒時(shí)釋放出結(jié)合的水,同時(shí)高填充量也降低了有機(jī)材料的可燃性。用氫氧化鎂等阻燃優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保性好,不釋放煙霧,不產(chǎn)生有害和有爭(zhēng)議的氣體,成本低廉。缺點(diǎn)是添加量大且親和力差,V0阻燃級(jí)別一般添加比例≥65%,這樣高的添加量可以認(rèn)為阻燃的PP中無(wú)機(jī)填料占到整個(gè)體系的2/5以上。直接導(dǎo)致的后果是阻燃PP比重大,超過(guò)1.5;拉伸強(qiáng)度由普通未阻燃PP的23左右下降到18以下;伸長(zhǎng)率由23左右下降到1.3;沖擊強(qiáng)度由15下降到1左右。嚴(yán)重惡化了PP的性能。所以往往被采用在軟化點(diǎn)要求高而其它性能可以忽略的場(chǎng)合。
磷系阻燃劑多為液體,閃點(diǎn)低,高溫可能釋放有毒氣體,在聚丙烯中應(yīng)用不多。固體的紅磷也是PP阻燃常采用的阻燃劑,相比氫氧化鎂等阻燃劑的高填充紅磷阻燃劑有明顯優(yōu)勢(shì)。其一般添加比例在8%-12%可以做到離火自熄,經(jīng)過(guò)包覆處理的紅磷吸潮性和易燃性大為改觀??梢越?jīng)受300℃以下的溫度,在加工過(guò)程中一般不易失火。用紅磷阻燃更加適用于黑色或紅色制品,其它顏色很難對(duì)紅色形成遮擋。紅磷的另外缺點(diǎn)就是阻燃的材料氧指數(shù)比較低,相溶性不夠好,流動(dòng)性差。適合對(duì)制品外觀、性能等要求不高的場(chǎng)合使用。
溴類(lèi)阻燃劑是鹵系阻燃劑中的“代表作”,由于溴分子大于氯分子,且鍵能小,阻燃效率高。所以現(xiàn)在鹵系阻燃劑多采用溴類(lèi)。人們對(duì)鹵素阻燃劑研究比較深入,透徹。原因是其阻燃效果好,效率高,使用方便,與樹(shù)脂相溶性最好且便于加工,用其阻燃的制品力學(xué)性能好,且性?xún)r(jià)比高,技術(shù)成熟。常用于PP阻燃的鹵系阻燃劑包括包括十溴二苯醚,四溴雙酚A,八溴醚,十溴二苯乙烷,四溴醚,溴代聚苯乙烯,六溴環(huán)十二烷及氯化石蠟,得克隆,CPE等。其各自有其阻燃特點(diǎn),十溴二苯醚是塑料阻燃劑的“老大哥”。其技術(shù)成熟,產(chǎn)量高,價(jià)格低,通用性強(qiáng)。在PP阻燃中也常常采用。目前面臨的問(wèn)題是歐盟的非議使其為原料的產(chǎn)品出口受到很大限制。十溴二苯乙烷是其升級(jí)品種,環(huán)保性能好,公認(rèn)不含多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚,阻燃性能與十溴二苯醚幾乎相當(dāng),主要是為了應(yīng)對(duì)歐盟的RoHS指令,但是目前使用成本相對(duì)也要提高。八溴醚是阻燃PP最常用的阻燃劑,其主要特點(diǎn)是阻燃PP效率高,相對(duì)十溴二苯醚等達(dá)到相同阻燃等級(jí)其用量小很多,使用成本較為經(jīng)濟(jì),但是八溴醚的致命缺點(diǎn)是不耐遷移,容易起霜,所以用其阻燃的PP經(jīng)常出現(xiàn)表面冒霜現(xiàn)象。尤其用于帶顏色的制品難以忍受。另外八溴醚在共聚聚丙烯和工程聚丙烯中阻燃效率大大降低,往往效果不很理想。其它類(lèi)鹵系阻燃劑在不考慮成本的情況下都可以用于聚丙烯。其在力學(xué)性能和加工適宜度方面各有優(yōu)劣。
通常在塑料阻燃改性中常采用的方法是添加型阻燃劑共混改性。PP(聚丙烯)阻燃常采用的阻燃劑包括:鋁鎂系阻燃劑,即氫氧化鎂、氫氧化鋁;磷系阻燃劑,紅磷母粒等;氮系阻燃劑MCA、MA等;有些還采用有機(jī)硅阻燃劑。
聚丙烯質(zhì)地發(fā)脆,抗沖擊性能較差,如果在聚丙烯中引入相溶性差或親和力差的無(wú)機(jī)材料,客觀上起到了填充作用,往往會(huì)使聚丙烯的機(jī)械性能更加惡化,拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足指標(biāo),目前改善的方法常采用增韌劑增韌,增韌劑價(jià)格高,增韌的同時(shí)材料的剛性又變差,很可能失去使用聚丙烯原本價(jià)值。所以對(duì)于聚丙烯最好不采用無(wú)機(jī)填充方式改性或降低成本,在充分利用其自身特點(diǎn)同時(shí)適當(dāng)改進(jìn)性能指標(biāo)為上策。
做阻燃聚丙烯通常采用的阻燃劑有鹵系(一般為溴系);無(wú)機(jī)的氫氧化鎂、氫氧化鋁;磷系,紅磷等;氮系MCA、MA等及有機(jī)硅系。
氫氧化鎂等屬于無(wú)機(jī)阻燃劑,阻燃機(jī)理是燃燒時(shí)釋放出結(jié)合的水,同時(shí)高填充量也降低了有機(jī)材料的可燃性。用氫氧化鎂等阻燃優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保性好,不釋放煙霧,不產(chǎn)生有害和有爭(zhēng)議的氣體,成本低廉。缺點(diǎn)是添加量大且親和力差,V0阻燃級(jí)別一般添加比例≥65%,這樣高的添加量可以認(rèn)為阻燃的PP中無(wú)機(jī)填料占到整個(gè)體系的2/5以上。直接導(dǎo)致的后果是阻燃PP比重大,超過(guò)1.5;拉伸強(qiáng)度由普通未阻燃PP的23左右下降到18以下;伸長(zhǎng)率由23左右下降到1.3;沖擊強(qiáng)度由15下降到1左右。嚴(yán)重惡化了PP的性能。所以往往被采用在軟化點(diǎn)要求高而其它性能可以忽略的場(chǎng)合。
磷系阻燃劑多為液體,閃點(diǎn)低,高溫可能釋放有毒氣體,在聚丙烯中應(yīng)用不多。固體的紅磷也是PP阻燃常采用的阻燃劑,相比氫氧化鎂等阻燃劑的高填充紅磷阻燃劑有明顯優(yōu)勢(shì)。其一般添加比例在8%-12%可以做到離火自熄,經(jīng)過(guò)包覆處理的紅磷吸潮性和易燃性大為改觀??梢越?jīng)受300℃以下的溫度,在加工過(guò)程中一般不易失火。用紅磷阻燃更加適用于黑色或紅色制品,其它顏色很難對(duì)紅色形成遮擋。紅磷的另外缺點(diǎn)就是阻燃的材料氧指數(shù)比較低,相溶性不夠好,流動(dòng)性差。適合對(duì)制品外觀、性能等要求不高的場(chǎng)合使用。
溴類(lèi)阻燃劑是鹵系阻燃劑中的“代表作”,由于溴分子大于氯分子,且鍵能小,阻燃效率高。所以現(xiàn)在鹵系阻燃劑多采用溴類(lèi)。人們對(duì)鹵素阻燃劑研究比較深入,透徹。原因是其阻燃效果好,效率高,使用方便,與樹(shù)脂相溶性最好且便于加工,用其阻燃的制品力學(xué)性能好,且性?xún)r(jià)比高,技術(shù)成熟。常用于PP阻燃的鹵系阻燃劑包括包括十溴二苯醚,四溴雙酚A,八溴醚,十溴二苯乙烷,四溴醚,溴代聚苯乙烯,六溴環(huán)十二烷及氯化石蠟,得克隆,CPE等。其各自有其阻燃特點(diǎn),十溴二苯醚是塑料阻燃劑的“老大哥”。其技術(shù)成熟,產(chǎn)量高,價(jià)格低,通用性強(qiáng)。在PP阻燃中也常常采用。目前面臨的問(wèn)題是歐盟的非議使其為原料的產(chǎn)品出口受到很大限制。十溴二苯乙烷是其升級(jí)品種,環(huán)保性能好,公認(rèn)不含多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚,阻燃性能與十溴二苯醚幾乎相當(dāng),主要是為了應(yīng)對(duì)歐盟的RoHS指令,但是目前使用成本相對(duì)也要提高。八溴醚是阻燃PP最常用的阻燃劑,其主要特點(diǎn)是阻燃PP效率高,相對(duì)十溴二苯醚等達(dá)到相同阻燃等級(jí)其用量小很多,使用成本較為經(jīng)濟(jì),但是八溴醚的致命缺點(diǎn)是不耐遷移,容易起霜,所以用其阻燃的PP經(jīng)常出現(xiàn)表面冒霜現(xiàn)象。尤其用于帶顏色的制品難以忍受。另外八溴醚在共聚聚丙烯和工程聚丙烯中阻燃效率大大降低,往往效果不很理想。其它類(lèi)鹵系阻燃劑在不考慮成本的情況下都可以用于聚丙烯。其在力學(xué)性能和加工適宜度方面各有優(yōu)劣。
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