纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在聚丙烯中的应用

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。

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%。

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。

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。

综　述文章编号:1003-1545(2004)03-0033-05氢氧化铝的阻燃性质与应用研究黄　东,南　海,吴　鹤(北京航空材料研究院,北京　100095)摘　要:较全面地介绍了新型阻燃剂氢氧化铝的阻燃机理、制备方法、改性技术以及它在各领域中的广泛应用现状,并对其发展趋势进行了简要的展望。

关键词:氢氧化铝;阻燃剂;性质;应用中图分类号:TQ 133.1 文献标识码:A收稿日期:2003-12-09 近年来,聚合物材料在建筑、运输及日常生活用品等方面得到了广泛应用。

但因其易燃、发烟量大,成了火灾的直接活化剂,对人、物造成严重危害,由此带来的火灾隐患已成为全球关注的问题,因此该类材料的阻燃性已成为重要课题之一。

阻燃剂可分为有机和无机两类。

无机类阻燃剂热稳定性好、不产生腐蚀性气体、不挥发、效果持久、没有毒性、价格低廉,主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化锡、硼酸锌、氢氧化锆等。

其中氢氧化铝具有阻燃、消烟、填充3大功能,在化学上是惰性的、无毒、不会产生二次污染,在国内外被誉为无公害阻燃剂。

它不仅白度值高,而且有优良的色度指标,对着色的遮盖性小,从而使制品美观,色调高雅;在树脂中分散性好,加入较多时,不易发生弯曲发白现象;能与多种物质产生阻燃的协同效应,阻燃效果好;来源丰富,价格低廉,在国内外市场上其消耗量占无机阻燃剂的80%以上,占阻燃剂总量的50%以上。

因此氢氧化铝是一种应用前景广阔的阻燃剂[1]。

本文主要介绍氢氧化铝阻燃剂的阻燃机理、制备方法、改性技术及应用情况,并对其发展趋势进行简要的展望。

1　氢氧化铝的性质和阻燃机理国内外市场上作为阻燃剂用的氢氧化铝,主要是α-三水合氧化铝(ATH ),常用α-Al 2O 3·3H 2O 表示。

它是结晶或无定形的白色粉末,晶体结构是由紧密堆积的羟基离子以AB 双层的方式构成,而铝离子处于上述堆积的羟基离子之中,在所形成的八面体空隙中,有2/3的空隙被铝离子所占据,其余的空隙是空着的,这种紧密堆积的羟基离子就构成一种层状结构,相邻两层间以羟基离子所形成的氢键相连接[2]。

高分子材料的阻燃技术探讨高分子材料在现代工业生产和生活中扮演着重要角色，但其可燃性也带来了一定的安全隐患。

阻燃技术成为高分子材料研究领域的热点之一。

本文将探讨高分子材料的阻燃技术。

阻燃技术是通过改变高分子材料的结构和性能，使其在受到高温或火焰作用时不燃或燃烧速度减慢，以达到阻止火势蔓延的目的。

目前，常见的高分子材料阻燃技术包括添加阻燃剂、改变材料结构和配方，以及表面改性等。

添加阻燃剂是一种常见的阻燃技术。

阻燃剂能够抑制高分子材料在高温下的燃烧反应。

目前常用的阻燃剂主要包括无机阻燃剂、有机阻燃剂和卤素化合物等。

无机阻燃剂主要包括氢氧化铝、硅酸镁等，有机阻燃剂主要有陈化剂、磷酸盐等，卤素化合物主要包括六价和四价溴化物等。

这些阻燃剂通过吸热分解、阻碍燃烧的气体扩散和形成阻燃壳层等方式，改变高分子材料的燃烧性能，达到阻燃的效果。

改变高分子材料的结构和配方也是一种常用的阻燃技术。

通过在高分子材料中引入含氮、磷、硅等元素，增加材料的抗燃性能。

聚氨酯改性材料、磷拓研材料等的研发，使高分子材料的阻燃性能得到了明显提高。

改变高分子材料的配方也可以达到阻燃的效果。

在聚丙烯中添加石墨烯、碳纳米管等纳米材料，可以形成层状结构，阻止火焰蔓延。

表面改性是另一种常用的高分子材料阻燃技术。

表面改性主要通过在高分子材料表面形成阻燃薄膜，起到阻燃的作用。

常用的表面改性技术包括电浆处理、离子注入等。

这些技术能够在高分子材料表面形成致密、阻燃的薄膜，阻止火焰的进一步蔓延，从而提高阻燃性能。

高分子材料的阻燃技术包括添加阻燃剂、改变材料结构和配方，以及表面改性等。

这些技术通过改变高分子材料的结构和性能，提高其抗燃性能，达到阻止火势蔓延的目的。

与此阻燃技术也能为高分子材料的应用提供更多的安全保障。

未来，随着科技的不断进步，高分子材料的阻燃技术还将不断发展和完善，为人们的生产和生活带来更多的便利和安全。