文献综述
(一)本课题研究现状及发展趋势
随着塑料工业的快速发展, 人们对塑料制品的性能要求越来越高, 特别是其阻燃性能, 同时还要具有环保的性能。所以基体树脂要选择无卤高分子材料。聚乙烯 (PE) 是一种用途广泛、用量最大的典型热塑性塑料。但是聚乙烯最主要的缺点是易燃烧, 氧指数仅为17.4, 大大限制了聚乙烯树脂的应用领域[1-3]。为提高聚乙烯的阻燃性能, 最有效的方法是添加阻燃剂。效果最好的是卤素类阻燃剂, 但是其燃烧过程中会产生大量有毒气。因此,聚乙烯阻燃问题逐渐成为科研工作的重点之一。 近年来,环保呼声日益增高,故而阻燃剂的使用,在获得综合性能优良的聚乙烯材料的同时,也要充分考虑到对环境的影响。接下来对近几年阻燃改性聚乙烯进行详细阐述[4] 。
1.无机阻燃剂阻燃聚乙烯
无机系主要是应用无卤阻燃剂对 PE进行阻燃,PE 无机阻燃剂就是一种无卤化阻燃剂,具有安全性高、无毒、环保等特点。这类阻燃剂的阻燃效率虽不及有机阻燃剂,但具有不同程度的消烟、抑烟、填充等作用,在阻燃剂中一直占有十分重要的地位[5-8]。无机阻燃剂主要有:金属氢氧化物系、锑系、钼系、硼系、锡系、铁系、硅系、无机磷系和可膨胀石墨等。无机阻燃剂具有热稳定性好、无毒、不产生腐蚀性气体、不挥发、抑烟、效果持久、廉价等优点,但会对聚合物材质的加工成型性能和物理、力学、电性能造成一定的负面影响。
2.有机磷系阻燃剂阻燃聚乙烯
有机磷系阻燃剂大都具有无毒、低烟、低卤等特点,满足环保阻燃剂的发展方向,具有很好的应用前景。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐,还有聚合物磷(膦)酸酯及磷杂环化合物等,但应用最广的是磷酸酯和膦酸酯[9]。有机磷系阻燃剂的作用机理是阻燃剂受热时能产生结构更加稳定的固体物质或炭化层。炭化层的形成既可以阻止聚合物进一步热分解,还可以阻止其内部的热分解产物进入气相参与燃烧反应的过程。
微胶囊化技术(microeneapsulation,MC)作为化学品的特种包覆技术,最早是用于无碳复写纸,后来广泛地用于医药、农药、香料、颜料、食品及化妆品等领域。红磷经微胶囊化处理后(见图1),一是可克服红磷性能上的缺点,消除红磷在贮运、生产、加工过程中的隐患;二是白度化,淡化红磷的颜色,拓宽红磷的应用范围;三是可改善与基材的相容性,减小对基材力学性能的影响;四是可通过对囊材的选择,实现多种阻燃元素(阻燃剂)的复配,提高阻燃抑烟效能[10]。
3.膨胀阻燃剂阻燃聚乙烯
膨胀阻燃剂(IFR)是近年国内外广为关注的新型复合阻燃剂,具有无卤、低烟、低毒的优异性能,是一种可以实现无卤化的环保型阻燃剂,具有良好的发展前景。IFR按其组成不同可分为单组分膨胀性阻燃剂和混合型膨胀阻燃剂;按作用机理不同,又可分为化学膨胀性阻燃剂和物理膨胀型阻燃剂。其中化学膨胀型阻燃剂主要成分为N—P,物理膨胀型阻燃剂则以石墨(EG)为主[11-13]。当前使用的大多为化学膨胀型阻燃剂。
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