纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在聚丙烯中的应用
阻燃技术应用研究
・
３ ４・
广州 化工
２１ 年 ３ ０１ ９卷第 １ ４期
提 高阻 燃 效 力 ， 善 热稳 定 性 ， 变 剂 型 等 许 多 优 点 ， 组 分 之 改 改 对
燃 时 ， 达 到 同样 的 阻 燃 效 果 ， 添 加 ５ 的 Ｐ或 ４ ％ 的 Ｃ 或 为 需 ％ ０ ｌ
间 复合 与 增 效 ， 制 造 多 功 能 阻 燃 材 料 也 十 分 有 利 。 国外 近 期 及 上 市 的 三 种表 面包 覆 的 Ａ Ｈ 牌 号 为 Ｏ Ｉ Ｉ１ Ｏ １７ 及 １４ Ｔ ＬＯ ４ 、 Ｌ０ １ ０ Ａ。 前 两 者 用 氨基 硅 烷 ， 者 用 乙烯 基 硅 烷 包 覆 的 Ｊ 国 内 目前 正 后 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｗ ｉ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｙ ｔ ｅｉ ｔｒ ｌ ｌ ｍｅ ｒ ｔｒ ａ ｔ ｒ ｅ ｅｏ ｅ ｏ ｓａ ｔ ，ａ ｄ ｌ ｄ ｔ ｈ ｔ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｓ ｎ ｈ ｔ ｍａｅ ａ ，ｆ ｈ ｃ ｉ ａ ｅａ ｄ ｎ ｓ ｗｅ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｃ ｎ ｔ ｎｌ ｙ ｎ ｅ ｏ ｔ ｅ
的相容性较差 ， 添加量大 ， 使得材料 的力学性能 和耐热性能都 有
１ 阻 燃 剂
所谓阻燃剂就是能 够提 高易燃 或可燃 物 的难燃 性 、 自熄 性
所降低 。因此 ， 对无机 阻燃 剂进行 改性 ， 强其 与合 成材料 的相 增 容性 ， 降低用 量成为无 机阻燃剂的发展趋 势之一 。 目前 ， 氢氧化
２ ２ 微胶 囊化 技术 ．
将 微 胶 囊 技 术 应 用 于 阻 燃 剂 中 ， 近 年 来 发 展 起 来 的 一 项 是 新 技 术 。微 胶 囊 化 的 实 质 ， 把 阻燃 剂 研 碎 分 散成 微 粒 后 ， 有 是 将 机 物 或 无 机 物 对 之 进 行 包 囊 ， 成 微 胶 囊 阻 燃 剂 ； 以表 面 很 大 形 或 的 无 机 物 为 载 体 ， 阻 燃 剂 吸附 在 这 些 无 机 物 载 体 的 空 隙 中 ， 将 形
聚丙烯表面改性技术及应用
聚丙烯表面改性技术与应用0. 引言聚丙烯(PP)作为通用塑料，以产量大、应用面广以及物美价廉而著称，但聚丙烯具有非极性和结晶性，表面与极性聚合物、无机填料及增强材料等相容性差，导致其染色性、粘接性、抗静电性、亲水性也较差，这些缺点制约了聚丙烯的进一步推广和应用。
聚丙烯的表面改性和功能化处理技术是一种重要的改性方法，研究主要集中在接枝极性单体,如马来酸酐和丙烯酸等,以及带有第二官能团单体,如甲基丙烯酸缩水甘油脂等；是改善PP表面性状性的主要手段，可以提高PP材料与其他极性的界面作用力，增强其亲水性、染色性能、黏结性能和共混高聚物之间的相容性等。
本文主要就聚丙烯材料的表面处理方法以及改性聚丙烯的应用作简单地介绍。
1. 高能辐照表面处理法辐照接枝法是用高能射线照射产生自由基，自由基再与活性单体反应生成接枝共聚物。
与其它接枝法比较，辐照接枝法的优点在于适合各种化学、物理性质稳定的树脂，能够快速且均一地产生活性自由基，而且不需加化学引发剂，不过该方法成本较高。
根据利用辐照获得接枝活性点的方式可以将其分为同时辐照和预辐照两种方法，同时辐照法是将反应单体和PP接枝基体同时放置在辐照环境中，这样在基体上形成活性点的同时就可以进行接枝反应。
预辐照法就是首先辐照PP，使其表面带有活性点，然后再和单体反应。
比较两种方法，预辐照技术更能减少单体均聚物的生成。
辐照接枝法在改善膜或纤维的表面极性方面应用广泛[1]。
除了对基材进行辐照引发接枝反应外，通过异相引发接枝[2]还有学者研究出利用预辐照对聚乙烯进行处理，再使用经过辐照处理的聚乙烯作为聚丙烯的熔融接枝反应的引发剂来引发聚丙烯接枝丙烯酸，经反应挤出制备出高性能的聚丙烯接枝丙烯酸共聚物。
这种异相引发接枝反应很好的控制了聚丙烯在熔融接枝中的降解副反应，极大的保存了基材优异的力学性能。
1.1 γ-射线辐照接枝法γ-射线辐照属于高能物理法，利用60Co-γ射线对原纤维基材进行处理，进而与单体进行接枝反应得到所需要的接枝产物。
氢氧化铝 的表面改性讲解
改性剂种类 有机硅烷
有机酸合计
脂肪酸 聚合酸
市场量 % 50 50 40 10
市场价值% 90 10 6 4
偶联剂：
①有机硅烷
水解
缩合
三烷氧基硅烷
与颗粒表面羟基作 用生成氢键，然后 脱水，由氢键转为 共价键，将氢氧化 铝与偶联剂联系在 一起。
②钛酸酯、铝酸酯、锡偶联剂、双金属偶联剂等
钛酸酯偶联剂的通式
2、表面改性机理
?界面检测困难，表征手段少 ?氢氧化铝表面结构复杂，改性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与表面相互作用方式多
3、产品改性技术
?ATH高温下易产生新相，溶液中溶剂化显著，低温下作用慢，以化学 键方式表面改性 ATH难 ?聚合物种类，性质相差较大，表面改性与聚合物完美匹配难 。
10）ATH 改性后与聚合物的相互作用
6）表面改性后的氢氧化铝，价值高，是氧化铝企业 提高市场竞争力重要措施
产品种类 H100 H36 H336
HM9400 HM932 HM632 HS432 HM532 HS432
粒度范围 75 19 14 1 2 3.5 9 5 9
性质 白色、未磨
白色、磨 白色、磨 种分产品 超细产品表面
微粉 / / /
0 72.61 98.42 99.60 99.60 99.40
吸油值 mL/100gAl(OH) 3
42.05 39.10 37.08 36.10 34.60 32.80
氧化铝中有 机碳含量 /%
0.03 0.16 0.36 0.70 1.73 2.26
氢氧化铝中硬 脂酸含量 /%
0.04 0.21 0.47 0.91 2.25 2.95
1）化学品氧化铝性质特殊，应用越来越广泛
氢氧化铝镁阻燃剂表面改性研究
ｏ ｉｏ ｓ ｓｒ ｃｕ ｅ ｈ ｉ ｎ ｅ ｃ ｕ ｌ ｇ ａ ｅ ｔａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｒ ｉｋ ｄ ｂ ｏ ａｅ ｔｂ ｎ ｓ ｉ 山ｅ ｒ ｓ ｌ ｆ ｈ ｄ ｏ ｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｍａ ｓ ｌ ｓ ａｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｆｓ－ － ｉ ｔ ｔｒ ，ｔ ｅ ｓｌ ｃ ｏ ｐ ｉ ｇ ｎ ｎ ｈ ｏ ｌｘ ｓ ｗｅ ｅ １ｎ ｅ ｙ ｃ ｖ ｌｎ ｏ ｄ ｎ ｕ ｅ ｎ ｅ ｕ ｔ ｏ ｙ ｒ ｌ ｚｎ ． ｈ ｓ ｏ ｓｒ ｔ ｆｔ ｕ ｆ ｃ ｓ ｈ
ｔ ｅｐ ｒｉｌ ｉ ｅｏ ｈ ｕ ｆ ｃ ｏ ｉ ｅ ｌｍ ｉ ｉ ｍ — ａ ｎｅ ｉ ｍ ｙ ｒ ｘ ｄ ｓｗａ ． ｌ ｍ ． ｈ ｂｓ ｒ ｔ ｎ ｐ ａ ｒ ｕ ｄ １ １ ｍ ａ ｄ ｌ ６ ｍ 。 ｄ ｅ ｔ ｈ ｘ ｓｅ ｃ ｈ ａ ｔ ｅ ｓｚ ｆｔｅ ｓ ｒａ ｅｍ ｄ ｆ ｄａ ｕ ｎ ｕ ｍ ｇ ｓｕ ｈ ｄ ｏ ｉ ｅ ｓ２ １ ３ｇ ｃ ｉ ｔ ｅａ ｏ ｐ ｉ ｅ ｋ ａ ｏ ｎ ｌ ４ ｃ ｏ ｎ １ ８ｃ 。 ｕ ｏｔ ｅ ｅ ｉｔｎ ｅ
［ 要】 摘 采用液相共沉淀法合成氢氧化镁和氢氧化铝的复合物氢氧化铝镁 ，再康硅烷偶联剂对其进行表面改性，运用激光粒径分布、Ｆ － 、 ＴＩ Ｒ Ｔ －ＤＳ Ｇ－ Ｃ对复合 物及 表面 改性 后 的复 合物 进行 了表征 。结 果表 明 ，经硅 烷偶联 剂改 性后 ，氢氧 化铝 镁粒 子 的平均粒 径 ，１１ Ｉ １４ ｃ１ １ 。及 １６ ｍ＂ １８ｃ
Ｌｉ ｉ ｇｌ Ｔ ｏＷ ｅ ｌａ ｇ１ Ｎ ｉ ｅ ｇ ｎ２ Ｗ ａ ｇ Ｗ ａ ｎＭ ｎ ａ ｎｉｎ ｅＤ ｎ ｐａ ｎ ｎ１
， ， ，
（． ｏｌ ｅ ｆ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｉ ｏ ｎｖ ｒｉ ， ｉａ ｇ５ ０ ０ ；２ Ｇ ｉ ｏ ｓ ｔｔ ｏ ｅ ｌ ｒｙａ ｄ １Ｃ ｌ ｇ ｅ ｃ ｇｎ ｅｉ Ｇｕｚ ｕＵ ｉｅｓ ｙＧｕｙ ｎ ５ ０ ３ ． ｕｚ ｕＩ ｔｕｅ ｆ ｔ ｌ ｇ ｅ ｏＣ ａＥ ｎ ｈ ｔ ｈ ｎ ｉ Ｍ ａｕ ｎ Ｃｈ ｍｉａ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｇｕ ｙ ｎ ５ ０ ３ Ｃｈｎ ） ｅ ｃ ｌ ｇ ｎ ｅ ｉ ， ｉａ ｇ５ ０ ０ ， ｉ ａ Ｅ ｎ
聚丙烯复合材料的阻燃抗老化性能和作用机理
聚丙烯复合材料的阻燃抗老化性能和作用机理摘要：本文研究了聚丙烯复合材料的阻燃和抗老化性能，分析了其作用机理。
本文采用各种手段研究了不同组分的复合材料的阻燃性能和耐老化性能。
结合SEM、TGA、FTIR等表征技术，探讨了材料的界面相容形态、热稳定性以及老化过程中的化学变化。
实验结果表明，添加无机阻燃剂和纳米氧化硅可以提高材料的阻燃性能。
而添加蒽醌类化合物可以使材料具有良好的抗老化性能。
此外，聚丙烯基质中加入足量的多官能团协同稳定剂也能够提高聚丙烯复合材料的耐老化性能。
本文通过分析材料的作用机理和结构特征，为聚丙烯阻燃和抗老化性能的改性提供了新的思路。
关键词：聚丙烯；复合材料；阻燃性能；抗老化性能；作用机理1. 引言随着现代工业的迅速发展，人们对聚合物材料的性能要求也越来越高，其中阻燃和抗老化性能是热塑性聚合物复合材料中一种非常重要的性能参数。
在许多领域中，如电子电器、建筑、汽车等，阻燃和抗老化性能都是保障材料安全可靠的重要指标。
其中，聚丙烯作为一种普遍应用的热塑性聚合物，其复合材料具有广泛的应用前景。
然而，由于聚丙烯本身不具备阻燃和抗老化性能，因此需要探究如何通过改性手段来提高聚丙烯复合材料的阻燃和抗老化性能。
本文将从阻燃和抗老化两个方面进行深入研究，探讨聚丙烯复合材料的改性途径和作用机理。
2. 阻燃性能的提高2.1 添加无机阻燃剂无机阻燃剂是一种重要的阻燃材料，可以通过其热解产物中气体复合物的形成来提高材料的阻燃性能。
在聚丙烯基质中添加适量的氢氧化铝、氧化镁和氧化锆等无机阻燃剂，可以显著提高聚丙烯复合材料的阻燃性能。
实验结果表明，添加10%的氧化镁可以使聚丙烯复合材料的极限氧指数（LOI）从18.6%提高到26.8%。
2.2 纳米氧化硅的加入纳米氧化硅作为一种新型的阻燃剂，具有高比表面积、低毒性、高稳定性等优点。
本文将不同比例的纳米氧化硅加入聚丙烯基质中，结果表明，当纳米氧化硅的含量为5%时，材料的LOI值可以达到27.5%。
纳米Al(OH)3表面改性及其在EVA中的阻燃应用
第 ３ ３卷 第 ４期
２ ６正 ００
北 京 化 工 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＥＵ ＯＦ Ｂ Ｉ ＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳＩ ＴＹ ＨＥＭ Ｉ ＡＬ ＴＥ ＯＦ Ｃ Ｃ ＣＨＮＯＬ ０ＧＹ
Ｖ０ ． ３ １３ ．Ｎｏ． ４
１ ３ 实验方 法 ． １３ １ 纳 米 级 Ａ ．． ＴＨ 的 表 面 改 性 将 超 重 力 法 制 备 的 纳 米 ＡＴ 滤 饼 打 浆 ， 去 离 子 水 稀 释 至 质 量 Ｈ 用 分 数 为 ８ 用 乙酸 调 节 ｐ 值 ， ％， Ｈ 使用 高 速 乳 化机 进 行 乳化 并加 热 至一 定 温 度 ， 入 一 定 浓 度 的硅 烷 偶 加 联剂 Ｇ， 控制 温度 在 一定 范 围并持续 乳 化 ３ ｎ 过 ０ 。 ｍｉ 滤并 在 １ ０ 下 干燥 １ ， １℃ ０ｈ 粉碎 即得 到 表 面 改 性 的
的阻燃应用 ， 确定 了 Ｇ的最佳质量分数 １５ ． ％和最佳改性 ｐ Ｈ值 ５ 。通过 沉降试验、 ～６ 红外 光谱 及复合材料力学性 能等对改性效果 进行了表 征 ： 改性后 粉体 在液 体石蜡 中沉降速度 明显 降低， 红外光 谱 图表 明改 性粉体 表面 有效键
合 了有 机 物 质 ， 伸 测 试 表 明 添 加 改 性 粉 体 的 复 合 材 料 力 学 性 能 明 显 提 高 。 将 改 性 纳 米 Ａ Ｈ 应 用 于 Ｅ 拉 Ｔ ＶＡ 阻 燃 。 当 无机 填 料 质 量 分 数 为 ５ ％ 时 ， 合 材 料 力 学 、 燃 性 能 即 可 达 到 性 能 要 求 。 ５ 复 阻 关 键 词 ： 米 （ 纳 ＯＨ）；表 面 改 性 ； 烷 偶 联 剂 ；乙烯 一 ３ 硅 乙酸 乙烯 酯 共 聚 物 ； 燃 材 料 阻 中 图 分 类 号 ： Ｂ ８ Ｔ ３３
阻燃型丙烯酸酯压敏胶的研究进展
27绝缘材料2009,42(3)阻燃型丙烯酸酯压敏胶的研究进展毕曙光,于洁,姜涛(湖北省化学研究院,武汉430074)摘要:在分析丙烯酸酯压敏胶粘剂的粘附特性和结构特点基础上,阐述了其阻燃机理,比较了制备阻燃型丙烯酸酯压敏胶的多种方法,结果认为,以绿色环保为前提,加入阻燃基团,研制本体阻燃型的丙烯酸酯压敏胶将越来越受到人们的重视;阻燃剂的复合技术也是达到高效阻燃的重要途径之一。
使用有机阻燃剂与无机阻燃剂所产生的协同效应将为合成材料的阻燃开辟广阔的前景,新型环境友好型并具有阻燃功能的丙烯酸酯压敏胶将会获得更加广泛的应用。
关键词:阻燃剂;丙烯酸酯;压敏胶中图分类号:TM215.1;TM215.4文献标志码:A文章编号:1009-9239(2009)03-0027-05 Research Status and Develo p ment Trend of Fla me-resistant Acr y l ic Ester Pressure Sensitive AdhesivesBI Shu-g uan g,YU J ie,J IAN G Tao(Hubei Research I nstit ute o f Chem ist r y,W uhan430074,Chi na) Abstract:The flame r et ar dant mechanis m of acr y lic es t e r p r ess ur e s e nsiti ve adhesi ves was s t at ed bas ed on anal y sis of t hei r adhesion charact e ris tics and s t r uct ural f eat ur p aris ons of various p r e p aration met hods i ndicat e t hat e nvi r onme nt-f rie ndl y noume nal flame-r esis t ant adhesi ves ar e t he r es earch di r ection i n t he f ut ur e;and t he com p osit e t echnolo gy of or g anic and i nor g anic flame r e2 t ar dants will be one of t he i m p or t ant wa y s t o achie ve hi g hl y eff ecti ve flame-r esis t ant acr y lic es t e r p r ess ur e s e nsiti ve adhesi ves.K e y words:flame r et ar dants;acr y lic es t e r;p r ess ur e s e nsiti ve adhesi ve(PA)1前言压敏胶粘剂(Pressure-Sensitive Adhesive, PSA),是对压力敏感的胶粘剂,也是一类无需借助溶剂、热或其他手段,只需施加轻度指压,即可与被粘物牢固粘合的胶粘剂。
ZnMgAl_LDHs阻燃剂的改性及其在聚丙烯中的应用_李茜
第３７卷第１１期 ２０１４年１１月合肥工业大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３７Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．２０１４ 收稿日期：２０１３－１０－２５；修回日期：２０１３－１２－０４作者简介：李 茜（１９８８－），女，安徽宣城人，合肥工业大学硕士生；杨保俊（１９７０－），男，安徽无为人，博士，合肥工业大学教授，硕士生导师．Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１４．１１．００４ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ阻燃剂的改性及其在聚丙烯中的应用李 茜， 杨保俊， 王百年， 薛中华， 李张成（合肥工业大学化学工程学院，安徽合肥 ２３０００９）摘 要：文章采用共沉淀法合成了锌镁铝类水滑石（ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ）。
以油酸钠为表面改性剂，以活化指数为主要考察指标，通过单因素条件实验和正交实验，考察并确定较适宜的ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ表面改性工艺条件为：油酸钠用量３％、改性时间１．５ｈ、改性温度７０℃。
通过ＸＲＤ、ＦＴ－ＩＲ和ＳＥＭ等对改性前后ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ的各项性能进行了表征。
将改性前后的ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ分别添加到聚丙烯（ＰＰ）制得ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ／ＰＰ复合材料，通过氧指数（ＬＯＩ）、垂直燃烧（ＵＬ－９４）、拉伸性能和弯曲性能等检测考察改性前后ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ的添加量对复合材料阻燃性能和机械性能的影响。
结果表明，当ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ添加量为５０％时，改性前后的ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ／ＰＰ复合材料的氧指数分别由１７．３％提高至２２．８％、２４．３％，且添加改性后ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ所制得的复合材料的机械性能明显优于未改性的；文中对其影响的原因进行了分析。
关键词：锌镁铝；类水滑石；表面改性；聚丙烯；油酸钠；阻燃中图分类号：ＴＢ３３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－５０６０（２０１４）１１－１２９４－０７Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅＬＩ Ｘｉ， ＹＡＮＧ Ｂａｏ－ｊｕｎ， ＷＡＮＧ Ｂａｉ－ｎｉａｎ， ＸＵＥ Ｚｈｏｎｇ－ｈｕａ， ＬＩ Ｚｈａｎｇ－ｃｈｅｎｇ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＺｎＭｇＡｌ－ｌａｙｅｒｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ（ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ）ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｃｏ－ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｓｏｄｉｕｍ ｏｌｅａｔｅ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｅｒ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎ－ｄｅｘ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｓｉｎｇｌｅ－ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｓｏｄｉｕｍ ｏｌｅａｔｅ ｄｏｓａｇｅ ｗａｓ ３％，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ １．５ｈａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ ７０℃．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ ｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ（ＦＴ－ＩＲ）ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅ－ｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）．Ｔｈｅ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ ｗｅｒｅ ａｄｄｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｔｏ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ／ＰＰ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｒｅ ｒｅｔａｒｄａｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ＵＬ－９４ｔｅｓｔ ａｎｄ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｏｘｙｇｅｎ ｉｎｄｅｘ（ＬＯＩ），ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｓ ｍａｉｎ ｉｎｄｅｘｅｓ．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＬＯＩ ｏｆｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ－ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ－ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ／ＰＰ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｒｏｍ １７．３％ｔｏ ２２．８％ａｎｄ２４．３％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｈｅｎ ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ５０％．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ－ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ／ＰＰ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗｅｒｅ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ－ＺｎＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ／ＰＰ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．Ａｎｄ ｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＺｎＭｇＡｌ；ｌａｙｅｒｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ（ＬＤＨｓ）；ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ｓｏｄｉｕｍｏｌｅａｔｅ；ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｃｙ０ 引 言聚丙烯（ＰＰ）是一种力学性能优异、电绝缘性良好、耐化学腐蚀性好的通用塑料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表面改性超细氢氧化铝 (A TH) 阻燃剂是当前世界 各国开发研究的重点课题 。氢氧化铝具有阻燃 、消烟 、 填充三大功能 ,在燃烧时无二次污染 ,在聚烯烃中分散 性好 ,又易于与其它物质产生阻燃协同效应[1～3 ] 。因 此 ,可广泛用于电工 、电子 、电线电缆 、日用品 、建筑材 料 、运输等塑料及橡胶制品中 ,是用量最大的无卤阻燃 剂之一 。
before and after modification
(2) 氢氧化铝与改性后的氢氧化铝分别加入聚丙 烯中的成品样条切片在透射电镜下观察比较
如图 5 (a) 所示 ,加入未改性氢氧化铝在聚丙烯中 有大的团聚现象 ,粒子在聚丙烯中的分散不均匀 ,而添 加改性氢氧化铝在聚丙烯中的分散较好 ,这说明改性
图 3 钛酸酯偶联剂用量对粘度的影响
Fig. 3 Effect of t he contents of coupling agent on viscosity
分散性 ,所以改性后的氧化铝比未改性的氢氧化铝阻
燃性要好 。
表 2 聚丙烯体系的氧指数分析 Tab. 2 Analysis of oxygen index of PP system
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2004 年 2 月
中 国 塑 料
·75 ·
抗氧剂及其它助剂均为市售 。
表 1 纳米氢氧化铝的性能 Tab. 1 Properties of nano aluminum trihydrate
改性剂品种 未改性 A TH 硬脂酸
氧指数
18. 5
19. 3
钛酸酯 19. 9
铝酸酯 钛酸酯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
19. 9
20. 1
2. 1. 4 氢氧化铝改性前后的性能指标
分别测 得 以 钛 酸 酯 改 性 前 后 的 氢 氧 化 铝 的 吸 油
值 、比表面积 、堆密度等理化性能 ,结果列于表 3 。
表 3 氢氧化铝改性前后性能变化 Tab. 3 Performance change of A TH before and after modification
本研究对本中心自制的纳米氢氧化铝阻燃剂的表 面改性进行了初步研究 ,对改性剂及最佳用量进行了 探索 ,在聚丙烯的阻燃应用中 ,有较好的阻燃效果 ,对 改善聚丙烯的加工性能及力学性能进行了初步研究 。
1 实验部分
1. 1 实验材料 纳米氢氧化铝 ,性能见表 1 ,本中心超重力法制备 ; 聚丙烯 , K9920 ,北京燕山石化公司 ;
氧指数分析和改性前后的性能指标对比来分析评价 。 2. 1. 1 沉降体积
本实验选用了四种不同种类的改性剂 ,考察了氢 氧化铝在极性三氯甲烷中的沉降体积和非极性液体石 蜡中的沉降体积 (单位时间内的沉降速度) 。
表面呈极性的氢氧化铝经有机改性之后表面非极 性程度增强 ,由亲水疏油性变成亲油疏水性 。在非极 性溶剂中由团聚变成分散 ,在极性溶剂中由分散变成 团聚 。氢氧化铝在极性三氯甲烷中的沉降体积越快 , 在非极性液体石蜡中的沉降体积越慢 ,说明改性产品 的疏水改性效果越好 。由图 1 可以看出 4 号钛酸酯类 改性剂的改性效果比较好 。
项 目
未改性氢氧化铝 改性后的氢氧化铝
吸油值/ g·100 g - 1 比表面积/ m2·g - 1 堆密度/ g·mL - 1
66. 4 23. 4 0. 8
35. 4 32. 8 1. 1
(a) 改性前 (b) 改性后 图 4 纳米氢氧化铝样品改性前后的 TEM 照片 Fig. 4 TEM grap hs of nano aluminum trihydrate
纳米氢氧化铝
性能指标
粒径/ nm 比表面积/ m2·g - 1
干燥失重/ % 外观
50～100 23. 4 7
白色粉末
1. 2 主要的仪器设备 高剪切乳化机 , RHJ 100L21 ,上海宫藤机电设备有
限公司 ; 扫描电镜 ( SEM) ,S2750 ,日立公司 ; 透射电镜 ( TEM) ,HITACHIH2800 ,日本 ; 双螺杆挤出机 ,德国 WP 公司 ; 注射机 ,ZT263 ,浙江震达塑料机械有限公司 ; 氧指数测定仪 ,HC22 ,南京江宁县分析仪器厂 。
当氢氧化铝用作阻燃填充剂时 ,其含量和粒度对 材料的阻燃性及物理性能均有影响 。其阻燃效果随着 含量的增加而提高 ,当含量大于 60 %时氧指数急剧上 升 ,一般当添加到一定量时 ,阻燃效果随粒径的减小而 增加 。粒度越细阻燃效果越好 ,即粒径的大小直接影 响阻燃效果的好坏 。为了提高其阻燃性能 ,更好地发 挥阻燃效果 , 在添加量增大时降低对材料力学性
Modif ication of Nano Aluminum Trihydrate Flame Retardant and Its Appl ication in PP
L IU Li2jun , GUO Fen , CHEN Jian2feng
( Research Center of The Ministry of Education for High Gravity Engineering and Technology , Beijing University of Chemical Technology , Beijing 100029 , China)
Abstract : The modification of an efficient flame retardant —nano Al (O H) 3 was performed. The experi2 mental result s indicated t hat t he modified Al (O H) 3 had a larger specific surface area ,lower oil absorben2 cy and better dispersion. Wit h t he addition of Al (O H) 3 into PP , PP exhibited improved melt2dripping p henomena ,better flame retardance and smoke suppression effects as well as better mechanical properties. Key words : aluminum t rihydrate ; flame retardant ; surface modification ; polypropylene
的粘度值都低于未改性氢氧化铝在液体石蜡中的粘度 2. 1. 3 氧指数分析
值 ,说明改性后的氢氧化铝表面极性降低 ,非极性增
在聚丙烯中加入 20 份不同改性剂改性的氢氧化
强 ,与非极性液体石蜡的相容性变好 。其中以 4 号改 铝 ,考察复合材料的阻燃性能 。
性剂粘度降低最大 ,改性效果最好 。由图 3 可以看出 ,
0 —未改性氢氧化铝 1 —硬脂酸类 2 —硅烷类 3 —铝酸酯类 4 —钛酸酯类
(a) 在三氯甲烷中 (b) 在液体石蜡中
图 1 氢氧化铝在三氧甲烷和液体石蜡中沉降体积
2. 1. 2 粘度的测定
Fig. 1 Sedimentation volume of Al(OH) 3 in different media
的燃烧性能测试样品和 4 mm 厚的力学性能测试样品。 1. 4 分析测试方法
氧指数按 GB2406 —80 方法测定 ; 水平燃烧等级按 GB2408 —96 方法测定 ; 拉伸强度按 GB1040 —92 方法测定 ; 冲击强度测试按 GB1043 —93 测定 。
2 结果与讨论
2. 1 改性试验直接法评价 考察改性剂的性能采用了沉降体积法 、粘度测试 、
第 18 卷 第 2 期 2004 年 2 月
中 国 塑 料
CHINA PLASTICS
Vol. 18 ,No. 2 Feb. , 2004
纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在 聚丙烯中的应用
刘丽君 , 郭 奋 , 陈建峰
(北京化工大学教育部超重力工程研究中心 ,北京 100029)
摘 要 : 对高性能阻燃剂纳米氢氧化铝进行表面改性研究 ,结果表明改性后的氢氧化铝比表面积增大 、吸油值降低 、 分散性好 ,填充于聚丙烯后明显改善熔融现象 ,有较好的阻燃效果 ,且材料的力学性能有所提高 。 关 键 词 : 氢氧化铝 ; 阻燃剂 ; 表面改性 ; 聚丙烯 中图分类号 : TQ325. 1 + 4 文献标识码 : B 文章编号 : 1001Ο9278 (2004) 02Ο0074Ο04
1. 3 实验流程及阻燃和力学性能样品的制备 将纳米氢氧化铝打浆 ,在高剪切乳化机上进行高
速分散 ,升温至 80 ℃,加入改性剂乳化 30 min ,抽滤 、 洗涤 、干燥 、粉碎 、研磨 、过筛备用 。
将改性纳米 Al (O H) 3 和其它助剂加入聚丙烯预混 合 ,然后再用双螺杆挤出机造粒。用注射机制成 3 mm 厚
从表 2 可以看出 ,在上几种改性剂中 ,以钛酸酯改
随着改性剂用量的增加 ,液体石蜡体系的粘度逐渐降 性剂的效果比较好 。这是因为钛酸酯偶联剂与氢氧化
低 ,改性剂添加量为 3 %时 ,液体石蜡的粘度与不加氢 铝表面的羟基发生化学作用 ,改善了它在高聚物中的
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
氧化铝时的粘度相近 。说明氢氧化铝与液体石蜡的混
将改性氢氧化铝与液体石蜡配成溶液 ,用 NDJ279 合摩擦减小 ,润滑性能变好 。但是偶联剂用量越大 ,成
型旋转粘度计在 25 ℃条件下测定其粘度变化 。