阻燃高分子复合材料的研究进展
高分子碳酸钙功能复合材料的阻燃性能研究
高分子碳酸钙功能复合材料的阻燃性能研究摘要：高分子材料广泛应用于各个领域，但其易燃特性限制了其在某些特殊场景下的应用。
为了提高高分子材料的阻燃性能，研究人员引入了碳酸钙（CaCO3）作为功能填料进行复合改性。
本文就高分子碳酸钙功能复合材料的阻燃性能进行了综述。
1. 引言高分子材料因其轻质、柔韧、耐磨、耐腐蚀等特点，在包装、电子、汽车、建筑等领域得到广泛应用。
然而，高分子材料易燃的特性限制了其在某些领域的应用。
因此，研究人员一直在探索提高高分子材料阻燃性能的方法。
2. 高分子碳酸钙功能复合材料的制备方法高分子碳酸钙功能复合材料的制备方法一般分为两种：直接共混法和溶液法。
直接共混法是将碳酸钙颗粒与高分子材料直接混合，然后通过热压或注射成型得到复合材料。
溶液法则是将碳酸钙颗粒与高分子材料溶于有机溶剂中，然后通过溶液混合、溶剂蒸发和成型得到复合材料。
3. 高分子碳酸钙功能复合材料的阻燃机理碳酸钙填料在高分子材料中起到了阻燃的作用。
一方面，碳酸钙颗粒可以吸收部分热量，减少高分子材料的燃烧速率和温升；另一方面，碳酸钙颗粒可以与燃烧产物中的H·、HO·等自由基发生反应，抑制燃烧链反应的扩展。
4. 影响高分子碳酸钙功能复合材料阻燃性能的因素高分子碳酸钙功能复合材料的阻燃性能受多种因素的影响。
首先，碳酸钙颗粒的形态和尺寸对阻燃性能有重要影响，通常较小的颗粒尺寸更有利于阻燃效果。
其次，碳酸钙含量的增加可以提高阻燃性能，但增加到一定程度后会导致材料的力学性能下降。
此外，高分子基体和碳酸钙颗粒的界面粘结强度也会影响阻燃性能。
5. 高分子碳酸钙功能复合材料的阻燃性能评价方法为了客观评价高分子碳酸钙功能复合材料的阻燃性能，研究人员提出了各种评价方法，如热重分析（TGA）、垂直燃烧测试（UL-94）、氧指数测试等。
这些评价方法可以从各个方面对材料的阻燃性能进行评价，并为材料的进一步改性提供指导。
6. 高分子碳酸钙功能复合材料的应用前景高分子碳酸钙功能复合材料由于其优异的阻燃性能，在电子、建筑、交通等领域具有广阔的应用前景。
超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能及应用前景
超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能及应用前景超高分子量聚乙烯（Ultra-high-molecular-weight polyethylene, UHMWPE）复合材料，是一种具有卓越性能和广泛应用前景的新型材料。
在工程领域中，阻燃性能是评价材料质量的重要指标之一。
本文将探讨超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能，并展望其在各个领域的应用前景。
一、超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能1.1 阻燃性能的定义与重要性阻燃性能是指材料在受到火焰作用时能够自身化学构造的改变或其他措施来减缓火焰蔓延的能力。
良好的阻燃性能能够极大地减少火灾事故对人员和财产的损害，因此在工程材料中具有重要的地位。
1.2 超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃机制超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃机制主要包括物理阻隔效应和化学阻燃效应。
物理阻隔效应是指复合材料中添加阻隔剂，阻碍火焰或热源对材料的侵蚀；化学阻燃效应是指复合材料中添加阻燃剂，通过吸收或减少燃烧释放的热量、燃烧产物等来达到阻燃的效果。
1.3 超高分子量聚乙烯复合材料的阻燃性能测试方法常用的测试方法包括垂直燃烧试验、水平燃烧试验、氧指数测试等。
这些测试方法能够客观地评估材料的阻燃性能，为材料的研发和应用提供参考。
二、超高分子量聚乙烯复合材料的应用前景2.1 航空航天领域超高分子量聚乙烯复合材料因其低密度、高强度和良好的耐磨性，在航空航天领域具有广阔的应用前景。
例如，在飞机结构、导弹零件等方面，超高分子量聚乙烯复合材料能够减轻重量、提高机动性能，同时具备出色的阻燃性能，保证航空器的安全性。
2.2 电子电气领域超高分子量聚乙烯复合材料在电子电气领域中具有广泛的应用前景。
由于其出色的绝缘性能和耐高温性能，可作为电气绝缘材料或电子器件的支架材料，提供可靠的电气绝缘保护，并能有效地减少火灾事故的发生频率。
2.3 交通运输领域在交通运输领域，超高分子量聚乙烯复合材料可以用于车辆外壳、座椅支架等关键部件。
阻燃高分子材料及其阻燃剂研究进展
阻燃高分子材料及其阻燃剂研究进展【摘要】自1735年Wyld申请了国际上的第一篇关于阻燃剂的专利直到现在，国内外许多科研机构和高等院校都召集科研人员致力于阻燃科学的研究，这在多数工业发达国家尤为显著。
其中阻燃高分子材料的研究是阻燃科学研究的其中一个重要内容。
本文主要介绍阻燃高分子材料及其阻燃剂的分类、作用机理等。
通过分析阻燃剂的发展方向，预测了阻燃高分子材料发展的一些新动向。
【关键词】阻燃高分子阻燃剂聚酯极限氧指数目前，在工业生产过程中和人们的生产生活中大都使用可燃的高分子材料。
随着高分子材料在工业生产以及生活中的广泛应用，潜在发生火灾的危险也在逐日增加，因而，开发和研究新型的高分子阻燃材料，用以提高社会生产和人们生活的安全保障，这已逐步让国内外的材料科学的学者们的关注。
到目前为止，阻燃尼龙、阻燃热塑性饱和聚酯、阻燃聚乙烯、阻燃聚丙烯等，都是发展比较成熟的阻燃高分子的材料。
1 阻燃高分子材料的类型目前，国内外尚无明确的界定关于阻燃高分子材料的分类形式，但一般可按获取阻燃性能的方式划分，可将其分为本质阻燃高分子材料和非本质阻燃高分子材料两种。
其中非本质阻燃高分子材料还可根据添加阻燃剂的方式，分为添加型和反应型两种。
其中添加型阻燃高分子材料，就是在加工高聚物过程中将阻燃剂以物理方式分散其中而形成的阻燃性；反应型阻燃高分子材料则是在高聚物合成过程中加入阻燃剂。
目前，添加型阻燃高分子材料应用范围最广泛。
2 阻燃剂目前，基本以阻燃剂对高分子材料进行处理作为制备阻燃高分子材料的主要方法，阻燃剂大多数采用的是添加型，只有极少数采用反应型。
阻燃剂的性能在很大程度上决定了高分子阻燃材料性能的好坏。
到目前为止，阻燃高分子材料的研究主要方向仍然是阻燃剂的研究。
2.1 常用的阻燃剂有哪些现在使高分子材料阻燃性发生改变的阻燃剂基本有卤系阻燃剂和磷系阻燃剂两种。
卤系阻燃剂大多含有氯、溴等物质，其阻燃效果明显，在我们的生产和生活中已经被广泛地应用。
高分子材料的阻燃技术探讨
高分子材料的阻燃技术探讨高分子材料是一种具有良好的机械性能、热学性能和化学性能的材料，广泛应用于建筑、电子、汽车、航空航天等领域。
高分子材料在遇到火灾等危险情况时，由于其易燃性和燃烧性，往往会造成严重的人员伤亡和财产损失。
对高分子材料进行阻燃处理，提高其阻燃性能，是保障人们生命财产安全的重要措施。
本文将探讨高分子材料的阻燃技术，以及目前的研究现状和发展趋势。
一、高分子材料的阻燃机制高分子材料的阻燃机制主要包括物理隔离阻燃、气相阻燃和凝相阻燃三种方式。
物理隔离阻燃是通过添加难燃物或者填料，形成一层保护膜，隔离空气和热源，减缓材料的燃烧速度。
气相阻燃是通过添加阻燃剂，使材料燃烧时释放出的气体中含有大量的氮气、二氧化碳等无燃烧气体，降低氧气浓度，抑制燃烧。
凝相阻燃是在高温下阻断燃烧链反应，通过添加具有镇燃性能的化合物，使燃烧链断裂，达到阻止火焰蔓延的目的。
二、高分子材料的阻燃技术研究1. 添加阻燃剂目前，广泛应用于高分子材料阻燃的主要方法之一是添加阻燃剂。
阻燃剂主要分为氮系阻燃剂、磷系阻燃剂和氢氧系阻燃剂三种类型。
氮系阻燃剂是指在高温下可以分解成氮化合物的化合物，如氯氧化铝。
磷系阻燃剂是指在高温下可以分解成磷氧化合物的化合物，如氧化三苯酚磷。
氢氧系阻燃剂是指在高温下可以产生水的化合物，如硼砂。
这些阻燃剂可以在高温下分解，产生大量的无燃烧气体，减少氧气浓度，抑制火焰的蔓延，达到阻燃的效果。
2. 表面涂层技术除了添加阻燃剂，表面涂层技术也是一种常用的高分子材料阻燃方法。
通过在高分子材料表面涂覆一层难燃物质，形成一层保护层，阻止火焰的蔓延，达到阻燃的效果。
目前，常用的难燃物质包括氯丁橡胶、石棉、叠氮化钛等。
3. 共混改性技术共混改性技术是将高分子材料与阻燃剂进行物理或化学共混，形成高效的阻燃体系。
通过改性增容体系的稳定性，提高阻燃效果，达到延缓燃烧速度的目的。
目前，共混改性技术在高分子材料的阻燃领域得到了广泛的应用，取得了一定的研究成果。
阻燃材料的复合材料研究
阻燃材料的复合材料研究一、引言阻燃材料广泛应用于建筑、航空航天、电子、汽车等领域，以降低火灾事故对人们生命财产的威胁。
然而，传统的阻燃材料存在耐热性能差、机械性能下降和加工困难等问题。
为了克服这些问题，研发阻燃材料的复合材料成为科学家们的研究重点。
本文将介绍阻燃材料的复合材料研究进展以及其在火灾安全方面的应用。
二、阻燃材料的复合材料研究方法1. 添加纳米填料纳米填料在复合材料中起到增强材料阻燃性能的作用。
例如，氧化石墨烯、金属氢氧化物和纳米陶瓷颗粒等纳米填料能够形成屏障，阻挡火焰和热量的传播，从而提高材料的阻燃性能。
2. 表面修饰通过改变复合材料表面的特性，可以提高阻燃材料的耐热性能和阻燃性能。
常用的表面修饰方法包括聚合物单体的原位聚合和表面包覆等。
3. 界面改性优化界面相互作用能够提高阻燃材料的力学性能和热稳定性。
采用界面改性技术，如界面胶接和界面涂覆等，可以增强材料的界面结合强度，从而提高阻燃材料的综合性能。
三、阻燃材料的复合材料在火灾安全中的应用1. 建筑领域阻燃材料的复合材料在建筑领域中广泛应用。
例如，在屋顶和墙体的隔热材料中添加阻燃剂，可以提高建筑物的耐火性能；利用阻燃材料的复合材料制作防火门窗，可以延缓火势蔓延，增加人员疏散时间。
2. 电子领域电子设备中的阻燃材料必须具有优异的阻燃性能和热稳定性。
将阻燃材料与导热材料复合，可以提高设备的散热性能，防止因温度过高导致的火灾事故。
3. 汽车领域阻燃材料的复合材料在汽车制造中具有重要的应用前景。
通过在汽车内饰中添加阻燃材料，可以减少车内火灾事故的发生概率；利用阻燃材料的复合材料制作车身结构部件，可以提高车辆的耐火性能。
四、阻燃材料的复合材料的挑战与机遇阻燃材料的复合材料在应用过程中仍面临一些挑战。
例如，复合材料的加工困难、性能的稳定性和经济性等问题。
然而，这些挑战也为科学家提供了机遇，推动阻燃材料的复合材料研究不断进步。
五、结论阻燃材料的复合材料研究是当前科学家们关注的热点领域。
阻燃复合材料研究报告
阻燃复合材料研究报告引言阻燃复合材料是一种具有阻燃性能的新型材料，其在各个领域都有广泛的应用。
本篇报告旨在对阻燃复合材料的研究进行介绍和总结，分析其特点和应用前景，以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。
一、阻燃复合材料的定义与概述阻燃复合材料是一种具有阻燃性能的复合材料，其通过在材料中添加阻燃剂或改变其化学结构来提高材料的阻燃性能。
阻燃复合材料具有良好的耐火性能和低烟毒性，能有效地阻止火焰的蔓延和烟雾的产生，从而保护人们的生命财产安全。
二、阻燃复合材料的制备方法1. 添加阻燃剂：通过在复合材料中添加阻燃剂，如氯化镁、氢氧化铝等，来提高材料的阻燃性能。
2. 改变化学结构：通过改变材料的化学结构，如引入含氮或磷的官能团，来提高材料的阻燃性能。
三、阻燃复合材料的特点与优势1. 良好的阻燃性能：阻燃复合材料能有效地阻止火焰的蔓延，降低火灾事故的发生概率。
2. 低烟毒性：阻燃复合材料燃烧时产生的烟雾含量低，对人体无害。
3. 耐火性能好：阻燃复合材料具有良好的耐高温性能，能在高温环境下保持其结构完整性。
4. 环境友好：阻燃复合材料中使用的阻燃剂和改性剂多为无毒、无害的物质，对环境无污染。
四、阻燃复合材料的应用领域1. 建筑领域：阻燃复合材料在建筑材料、电线电缆、隔热材料等方面的应用具有广阔的市场前景。
2. 航空航天领域：阻燃复合材料在航空航天领域的应用可以有效提高飞机和航天器的安全性能。
3. 电子电器领域：阻燃复合材料在电子电器领域的应用可以提高电子产品的安全性能，防止火灾事故的发生。
五、阻燃复合材料的发展趋势1. 提高阻燃性能：进一步研究和改进阻燃剂的种类和添加方法，提高阻燃复合材料的阻燃性能。
2. 开发新型阻燃材料：探索和研发新型的阻燃材料，如含氮或磷的有机阻燃剂。
3. 优化制备工艺：研究和改进阻燃复合材料的制备工艺，提高生产效率和产品质量。
结论阻燃复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，其具有良好的阻燃性能和低烟毒性，能有效保护人们的生命财产安全。
阻燃性有机硅高分子材料的研究进展论文
阻燃性有机硅高分子材料的研究进展论文有机硅高分子材料以7.8键为主链，同时侧基为乙烯基、甲基以及苯基等有机基团，因为其特殊的构造而决定其出众的介电性、热稳定性以及生理惰性，在汽车制造、宇航以及医疗用品领域有着广泛的应用。
这些领域的应有都要求有机硅高分子材料具备优异的阻燃性，所以研究具备阻燃性有机硅高分子材料有着重要的意义。
阻燃剂主要是用来提高材料的抗燃性，从而防止材料被引燃并且要抑制火焰的传播。
阻燃剂成为高分子材料开展的重要动力之一，使用量仅次于增塑剂。
阻燃剂根据不同类型的化合物分成有机阻燃剂、无机阻燃剂以及有机-无机混合阻燃剂这几种类型。
其中无机阻燃剂应用最为广泛，需求量占到阻燃剂总量的50%以上。
理想阻燃剂需要有着阻燃效果好以及添加量少的优点，同时要无烟无毒从而防止环境污染，并且对其他材料的性能影响小，有着良好的加工性能好，热稳定性高并且价格廉价等特带你。
阻燃剂的这些要求，决定着阻燃剂以及阻燃技术的开展放心。
有机阻燃剂有着添加量少以及基材相容性好的优点，同时对阻燃制品性能的影响也更小，不过现有的有机阻燃剂在燃烧时发烟量大同时挥发性大，热稳定性以及水解稳定性都比较差。
目前研究的有机阻燃剂有氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、有机磷阻燃剂以及硅系阻燃剂等。
有机硅高分子材料近年来开发出来的新型高效环保的无卤阻燃剂，作为成炭型的抑烟剂，能够赋予高聚物在阻燃以及抑烟的过程中，还可以改善材料的机械强度以及加工性能。
作用机理主要是硅氧烷燃烧过程中能够生成硅，进而碳阻隔层能够隔绝树脂与氧气的接触，防止熔体滴落，因此实现阻燃效果。
有机硅阻燃剂有着热稳定性良好的特点，这是由分子主链的-Si-O-键所决定。
有机硅闪点绝大多数都高于300℃，所有具有难燃性。
较为常见的有硅油、硅树脂、硅橡胶以及聚硅氧烷等。
目前市场应用的有机硅阻燃剂打斗是美国通用电器提供的SFR-100，是一种黏稠透明的硅酮聚合物，能够与各种协同剂例如多磷酸胺等并用，已经使用在聚烯烃阻燃，低用量可以满足阻燃要求，高用量能够赋予基材有意的抑烟性以及阻燃性。
阻燃高分子材料的研究进展及其在工程领域的应用
阻燃高分子材料的研究进展及其在工程领域的应用摘要:介绍了阻燃高分子材料在建筑工程领域的应用,并对近年来阻燃高分子材料的研究进展进行了综述。
应用在建筑工程领域的高分子材料主要有通用塑料和工程塑料两大类。
其中,通用塑料以聚烯经为主,其阻燃改性的主要手段为掺杂改性;,工程塑料种类繁多,包括聚氨酯、环氧树脂、聚酯等,这类阻燃高分子材料主要是以本征改性为主。
无论是掺杂改性,还是本征改性,高分子材料在有机或无机阻燃元素或阻燃剂的作用下,其阻燃性能均可得到明显改善。
关键词:通用塑料;工程塑料;阻燃改性;建筑工程引言在人们日益提高对人身安全与财产安全重视程度的背景下，材料阻燃性愈发成为建筑工程领域的关注重点，在这一领域的研究和生产工作中进行了多种材料的开发。
文章综述了阻燃高分子材料在建筑工程中的应用及其研究进展，本质型阻燃高分子材料一般采用分子设计方法来制备，直接将小分子单体作为结构单元引入至聚合物主链或侧链中﹔添加型阻燃高分子材料通过阻燃剂与聚合物共混的方式赋予其阻燃性能;在各种类型的阻燃剂中，复合型阻燃剂不同组分间的协同作用可使高分子材料表现出更好的阻燃性能。
1阻燃高分子材料在建筑工程中的应用用于建筑工程领域的高分子材料种类较多,包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等通用塑料,酚醛树脂、尿醛树脂、聚氨酯等工程塑料以及环氧树脂、不饱和聚酯等热固性塑料。
在建筑工程中,这些高分子材料被广泛用于制造墙体、天花板、地板、电缆、管材等制品。
沈治华等以三氧化二锑为阻燃剂,将其添加到聚氯乙烯中并对其用量进行调节,三氧化二锑质量分数仅为3%~4%时,聚氯乙烯的极限氧指数从24.0%提高至27.0%;将三氧化二锑质量分数提高到10%,所制改性聚氯乙烯的极限氧指数增加到32.0%。
结果表明,在高分子材料中添加无机阻燃剂,能将可燃或易燃的高分子材料改性为难燃或不燃的高分子材料,所制改性聚氯乙烯可成功用于电缆绝缘层。
林雅莲对聚氯乙烯进行了阻燃改性,并将制备的改性聚氯乙烯用于生产电器管道。
- 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)。
阻燃高分子复合材料的研究进展王增加 李辅安 李翠云(中国航天科技集团第四研究院43所,西安710025)摘 要 综述了阻燃高分子复合材料的发展概况,并介绍了几种典型的阻燃复合材料的分类及特性。
指出了阻燃高分子复合材料的发展方向。
关键词 阻燃,复合材料,极限氧指数(LOI),纳米复合材料Development of flame retardant polymer2based compositeWang Z engjia Li Fuan Li Cuiyun(The43rd Institute of the F ourth Academy of C ASC,X i’an710025)Abstract The development on the research of flame retardant polymer2based composite were reviewed and discussed in this paper,and the classification and characteristics of s ome typical flame retardant polymer2based composites was introduced,meanwhile the development orientation were put forward.K ey w ords flame retardancy,composite,limiting qxygen index(LOI),nano2composite 一般高分子复合材料的阻燃性能比较差,其阻燃性能主要是通过添加阻燃剂来获得。
按照化学组成,阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。
无机阻燃剂主要包括无机硅系阻燃剂、纳米无机物阻燃剂、石墨阻燃剂、无卤阻燃剂等;而有机阻燃剂主要是指有机硅系、卤系等阻燃剂。
目前我国使用的阻燃剂主要以有机卤系阻燃剂为主,尽管它与有机高聚物相容性好,阻燃效果好,添加量很少,对材料的其它性能影响很小,但在燃烧过程中发烟量较大,且释放出有毒性、腐蚀性的卤化氢气体。
与有机阻燃剂不同,无机阻燃剂虽具有无卤、无毒、低烟等优点,但却存在添加量大且与基材亲和力差的缺点,对材料的加工和机械性能影响很大[1,2]。
下面介绍几种典型的、新发展的阻燃高分子复合材料。
1 几种典型的阻燃复合材料1.1 添加型硅系阻燃复合材料添加型硅系阻燃复合材料在阻燃材料中占有重要的地位,添加型硅系阻燃剂分为有机硅系阻燃剂和无机硅系阻燃剂两大类。
有机硅系阻燃剂的研究主要通过改进分子结构、提高分子量等来提高阻燃效果,改善成炭性能和被阻燃材料的加工及物理机械性能。
无机硅系阻燃剂的研究,主要是提高其与被阻燃材料的相容性和增加阻燃效率[3]。
1.1.1 有机硅系阻燃剂有机硅系阻燃剂是一种高效、低毒、防熔滴、环境友好的非卤阻燃剂,也是一种成炭型抑烟剂。
成炭技术是阻燃技术的新发展方向之一。
一般通过添加成炭剂促进成炭或者促进交联反应产生炭层而达到阻燃目的。
据相关报道[4,5],加入Al(OH)3或SiO2可提高聚丙烯膨胀体系的绝热性能,但有限氧指数(LOI)却下降;添加一定量的有机硅化合物可使蜂窝状炭结构更加稳定和致密,提高了聚丙烯的有限氧指数。
用Mg(OH)2阻燃乙烯2醋酸乙烯酯共聚物(E VA)时,加入有机硅能改善Mg(OH)2在E VA中的分散性并增加炭化残渣的生成量,进一步提高E VA/ Mg(OH)2有机硅体系的氧指数。
所以,有机硅系阻燃剂能促进炭的生成,提高炭层的稳定性和改善炭层结构,该炭层还具有一定的抑烟作用。
1.1.2 无机硅系阻燃剂第32卷第10期2004年10月化工新型材料NEW CHE MIC A L M ATERI A LSV ol132N o110・11・作者简介:王增加(1979-),男,硕士研究生,主要研究方向为结构复合材料成型工艺。
无机硅基添加剂(如二氧化硅)常用作填料。
最近的研究发现[6],一定条件下,无机硅化合物无论作为聚合物的添加剂,还是与聚合物组成共混体,均具有较好的阻燃作用,但一般要与其他添加剂配合使用。
由于无机硅化合物资源丰富,取材方便,其阻燃的高聚物大多无毒少烟、燃烧值低、火焰传播速度慢,对此人们进行大量研究,已研制出的阻燃系统有:二氧化硅、玻璃纤维、微孔玻璃和低熔点玻璃、二氧化硅/氯化锡、硅凝胶/碳酸钾、硅酸盐(如3MgO2 4SiO2H2O、滑石、硅酸铝)、原磷酸铵(APP)、水合硅化合物/APP、硅氧烷/硼等,后两种主要用作阻燃氯助剂[8,9]。
有些无机硅系阻燃材料燃烧时,生成的二氧化硅在体系表面形成无定型硅保护层。
NIST的研究人员发现[9]:二氧化硅凝胶/碳酸钾阻燃体系阻燃多羟基化合物(如聚乙烯醇、纤维素等)燃烧时,如果生成多配位有机硅化合物,则引起聚合物交联,而形成的含硅化合物在燃烧时有可能生成含有Si2O2C键和Si2C键的保护炭层。
在不含氧聚合物如(聚丙烯、苯乙烯2丙烯腈共聚物(S AN)、尼龙266等)中加入二氧化硅凝胶/碳酸钾阻燃体系,燃烧时生成碳酸钾玻璃保护层;当体系中加入硅化合物和硼酸锌,燃烧时则产生硅酸硼玻璃态物质[10]。
1.2 阻燃聚合物/无机物纳米复合材料上世纪80年代末及90年代初兴起的聚合物/无机物纳米复合材料开辟了阻燃高分子材料的新途径,被国外有的文献誉为塑料阻燃技术的革命。
所谓聚合物/无机物纳米复合材料,是将以特殊技术制得的纳米级(至少有一维尺寸小于100nm)无机物分散于聚合物基体(连续相)中形成的复合材料。
当基体中无机物组分含量为5%～10%时,由于纳米材料极大的比表面积而产生的一系列效应,使它们具有较常规聚合物/填料复合材料无法比拟的优点,如密度小,机械强度高,吸气性和透气性低等,特别是这类材料的耐热性和阻燃性也大为提高。
因此,以聚合物/无机物纳米复合材料作为阻燃材料,不仅有可能达到很多使用场所要求的阻燃等级,而且能够保持甚至改善聚合物基材原有的优异性能[4,11,12]。
目前人们已经研究了多种阻燃的聚合物/无机物纳米复合材料,如P BT/粘土纳米复合材料、PP/ CaC O3纳米复合材料、环氧树脂/粘土纳米复合材料、聚吡咯/含硅无机物纳米复合材料、聚合物/层状硅酸盐(LS)纳米阻燃复合材料。
其中聚合物/LS纳米复合材料(PS N)是目前研究最多、也是最有希望工业化的聚合物/无机物纳米复合材料。
纳米级层状硅酸盐添加剂量少(一般为基材质量的2%～5%),分散性好;添加剂与聚合物之间接触面积极大且存在二者界面间的化学键,因而它们具有理想的粘接性能。
所以,复合材料无迁移,无污染,阻燃性能较好;更重要的是其拥有聚合物/无机物纳米复合材料特有的性能,这是常规阻燃添加剂无法比拟的。
但P LS存在一些问题亟待解决,如P LS与常规阻燃剂配合使用后复合体系的力学性能只有部分改善,而不像常规的P LS的韧性、强度、弯曲等性能均有提高。
自从日本丰田公司报道用插层法制备了PA/LS 纳米复合材料后,国内外对LS纳米复合材料的研究异常活跃。
制备PS N的方法很多,但目前采用最多的是插层复合法(intercalation com pounding)。
根据复合过程,该法又可分为插层聚合法(intercalation poly2 merization)及聚合插层法(polymer intercalation)两种。
前者系将单体分散,插层进入层状硅酸盐片层中进行原位(in2situ)聚合,并使硅酸盐片层剥离(delami2 nate或ex foliate)而实现片层与聚合物基体以纳米尺度复合。
后者是将聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合,再使硅酸盐剥离成纳米级片层并均匀分散于聚合物基体中。
所制得的PS N有两种类型的结构,一为插层型,一为剥离型。
插层型可作为多向异性材料,而剥离型则为强韧型材料[13]。
日本的大日本油墨公司、美国的C ornell大学、Michigan州立大学和中国科学院化学研究所等均进行了大量研究,已制备出以PA、PS、PET、P BT、PP、环氧树脂、硅橡胶为聚合物的基质、以LS为无机物的纳米复合材料,并在其基础理论和应用方面取得了一系列进展。
对聚合物/LS纳米复合材料而言,当LS添加量小于5%时,即可明显改善材料的阻燃性。
所有含蒙脱土(M MT)的纳米复合材料,其可燃性均可降低。
此类材料阻燃机理的很多问题尚未为人所知,一旦阻燃机理被揭示,聚合物/LS纳米复合材料不仅会具有含添加型阻燃剂高聚物的良好阻燃性能,而且会同时改善材料的物理-机械性能而成为新一代阻燃高分子材料。
纳米级LS(或其他无机物)既可单独作为添加型阻燃剂,也有可能与其它添加型阻燃剂并用[12～15]。
1.3 聚乙烯/石墨阻燃复合材料聚乙烯具有优异的性能,且价格低廉,用途广泛。
但它易燃,因而,对聚乙烯的阻燃显得尤为重・21・化工新型材料第32卷要。
传统的阻燃方法,即加入含卤有机阻燃剂,但得到的制品在燃烧时发烟量大,且放出有毒气体,因而,迫切需要研究无卤阻燃聚乙烯。
膨胀型阻燃剂(IFR)被认为是实现阻燃剂无卤化的很有希望的途径之一[16]。
可膨胀石墨是近年来出现的一种新型无卤阻燃剂。
杨永芳等[16]以LDPE(112A),聚乙烯接枝马来酸酐,天然鳞片石墨和可膨胀石墨经过混合、Bran2 dender塑化、压制等工艺制得复合材料,对制品的力学性能和阻燃性能做了分析和研究。
研究发现,随着石墨含量的增加,复合材料的力学性能逐渐增大。
这是因为石墨具有增强作用,当把它们加入到复合体系中后,它们促使大分子链之间形成了交联结构,因此,复合材料的拉伸强度随石墨含量的增加而增加。
随着石墨含量的增加,复合材料的氧指数也相应地增加,其复合材料阻燃性能也越好。
这主要是因为共混体系中石墨(可膨胀石墨、膨胀石墨)具有吸附作用,当它们与聚乙烯共混后形成了网络结构,因而,在燃烧过程中起到一定的骨架支撑作用,使得试样燃烧时无滴落,减缓了燃烧的趋势;而且加入石墨(可膨胀石墨、膨胀石墨)后,由于固相炭核的数量增加,它与聚乙烯燃烧时生成的水以及环境中的水蒸汽发生C+H2O→CO+H2;CO+H2O→CO2+H2反应。
因为反应生成了C O2,所以降低了火焰的强度,增强了气相阻燃作用。
1.4 无卤阻燃复合材料为了防止燃烧产生的烟雾所带来的二次灾害,人们对无卤阻燃材料的使用愈来愈重视,寻求综合性能好的高效无卤阻燃体系,对开发无卤阻燃材料是极为重要的问题。
谢大荣等[17]用热分析方法研究了氢氧化铝/Z D (一种有机硅)复合添加剂时E VA阻燃性的影响,并对其力学性能进行了探讨。
研究结果表明,掺混工艺对E VA复合材料的力学性能有极大的影响;在E VA体系中只需加入65～100份氢氧化铝/Z D复合添加剂,即可起到显著的效果,使该体系表现出不滴落、低烟,OI>32%,σB>10MPa,εB>400%。