硅橡胶协同氢氧化镁和红磷阻燃高抗冲聚苯乙烯的研究
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陶瓷化耐火硅橡胶材料的制备及其阻燃机理研究硅橡胶(SR)是一种环保型高分子材料,完全燃烧生成SiO<sub>2</sub>和CO<sub>2</sub>,无有毒物质产生,不会对环境造成污染,在医学、材料、涂料等方面应用广泛。
特别是硅橡胶本身优异的热稳定性,配合成瓷填料、助熔剂等可实现硅橡胶复合材料的陶瓷化。
作为一种新型的复合防火材料,陶瓷化硅橡胶在防火电缆领域具有广阔的市场前景。
硅橡胶陶瓷化机制主要为高温燃烧时Si-O键会转变成连续、绝缘的网络状SiO<sub>2</sub>,助熔剂融化形成流动性液体填充在成瓷填料与SiO<sub>2</sub>之间,起到连接性“桥梁”的作用,冷却后形成陶瓷结构,进而有效保护金属基材。
如何降低硅橡胶防火复合材料的陶瓷化温度,提高陶瓷化转化率和陶瓷化强度,是陶瓷化硅橡胶材料研究中亟待解决的重要问题。
本文合成了热稳定性好、阻燃性能优良的聚磷腈微球(PZS)并以此为载体,成功将铂负载于聚磷腈微球的表面(Pt/PZS),并将其与成瓷填料共用,探索催化成炭剂的有效负载、陶瓷化耐火硅橡胶材料的阻燃耐火机制及催化机理,力求提高硅橡胶复合材料的耐火性能与陶瓷化性能。
具体研究内容如下:首先采用六氯环三磷腈(HCCP)和4,4-二羟基二苯砜(BPS)为反应单体,合成了一种不熔不溶且具有高度交联结构的聚磷腈微球(PZS),并以PZS微球为载体成功将纳米金属铂粒子(Pt)负载在其表面。
通过红外(FTIR)测试、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)以及热重分析(TG)探究了Pt粒子晶型结构以及阻燃剂的微观形貌和热稳定性能。
分析结果表明:金属Pt粒子均匀负载在PZS表面,粒子大小约为6 nm。
Pt/PZS微球热稳定性好,初始分解温度421.7℃,且残留率(800℃)可达56.0%,Pt/PZS 微球成炭性能优良。
第17期 收稿日期:2019-06-05基金项目:2018年横向项目(2018H65)作者简介:廖立敏(1981—),湖南祁阳人,硕士,副教授。
阻燃材料的研究及应用综述廖立敏,李建凤,黄 茜(内江师范学院化学化工学院,四川内江 641100)摘要:对阻燃剂及应用、阻燃材料的种类、特点及应用现状和发展趋势进行了分析和综述,为新型阻燃材料的开发提供一定的参考。
阻燃剂、阻燃材料种类繁多,目前主要应用的有氢氧化镁阻燃材料、氢氧化铝阻燃材料、卤素阻燃材料、红磷阻燃材料、二氧化硅阻燃材料等,各种阻燃材料各具有优缺点。
新型廉价、燃烧过程无烟、无有毒有害气体产生、阻燃性能良好的阻燃剂及阻燃材料是未来的发展趋势。
关键词:阻燃;材料;阻燃剂中图分类号:TQ314.24+8 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2019)17-0087-02ResearchandApplicationofFlameRetardantMaterialsLiaoLimin,LiJianfeng,HuangXi(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NeijiangNormalUniversity,Neijiang 641100,China)Abstract:Thetypes,characteristics,applicationstatusanddevelopmenttrendofflameretardantsandapplications,flameretardantmaterialswereanalyzedandsummarized,whichprovidedareferenceforthedevelopmentofnewflameretardantmaterials.Therearemanykindsofflameretardantsandflameretardantmaterials.Atpresent,therearemainlymagnesiumhydroxideflameretardantmaterials,aluminumhydroxideflameretardantmaterials,halogenflameretardantmaterials,redphosphorusflameretardantmaterials,silicaflameretardantmaterials,etc.Flameretardantmaterialseachhaveadvantagesanddisadvantages.Anewtypeoflow-cost,smoke-freecombustionprocess,notoxicandharmfulgases,flameretardantandflameretardantmaterialsarethefuturedevelopmenttrend.Keywords:flameretardant;material;flameretardant 阻燃材料应用广泛,尤其在高层建筑中阻燃材料对于防止或减轻火灾而导致的损失起到举足轻重的作用。
综述低烟无卤阻燃聚烯烃的研究进展和应用前景瞿保钧 , 陈 伟, 谢荣才, 王正洲, 吴 强(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,高分子科学与工程系,安徽合肥 230026)摘 要: 结合近几年来在低烟无卤阻燃聚烯烃研究的系列工作,综述了该领域国内外研究的最新进展,重点论述了聚合物纳米插层化合物、可膨胀石墨体系、硅胶/碳酸钾体系、氢氧化镁和硼酸锌、有机磷系和磷-氮系膨胀型阻燃剂在无卤阻燃聚烯烃中所取得的主要成果,展望了其应用前景。
关键词: 无卤阻燃剂;聚烯烃;纳米插层化合物;可膨胀石墨;氢氧化镁;磷-氮系膨胀型阻燃剂中图分类号: T Q 314.248 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2002)03-0361-07上世纪八十年代以来,卤素和卤-锑系阻燃剂统治整个阻燃剂市场,如十溴联苯醚、四溴双酚A 、氯化石蜡和三氧化二锑等。
但是含卤素阻燃材料燃烧时释放出大量烟雾、有毒和腐蚀性卤化氢气体,由于它们的扩散速度远大于火焰的扩散速度,在火灾中妨碍了人们的撤离和灭火工作,使生命财产遭到严重损失。
在火灾中,造成人员伤亡的主要原因是火灾中的烟气,被动吸入烟气致死的人员比直接烧死的要多得多,据统计表明,火灾中85%以上的死因与烟气有关,其中大部分是吸入了烟尘及有毒气体昏迷后而致死的〔1〕。
近几年来,欧洲阻燃协会提出了禁用多溴二苯醚的法案,荷兰首先实施,其它国家如德国开始仿效〔2〕。
即使在美国,虽然由于种种原因,卤素阻燃剂仍然在大量使用,但从事本领域的科学家在他们公开发表的文章中也声称卤素阻燃剂的前景并不光明。
多数阻燃剂生产公司都在“两方下赌注”,在推出含卤阻燃剂的同时,积极开发和生产无卤阻燃剂,全球三家最主要的溴系阻燃剂生产公司(Albem arle 公司、Great Lake 公司、Dead Sea Bromine 公司)也开始转向无卤阻燃剂的开发,并已有商品供应。
这三家最主要的溴系阻燃剂生产公司的转向标志着阻燃剂品种的战略性转变〔3〕。
阻燃剂的调查分析报告阻燃剂的作用是阻止材料引燃或抑制火焰传播。
橡胶和塑料等高分子材料的耐热和耐燃性能较差阻燃剂,可提高橡塑制品的使用安全性能,因此成为橡塑制品加工的重要添加剂之一。
世界各国对防灾减灾日益重视,安全环保领域的立法也日趋完善,大大促进了阻燃剂的研究开发和生产使用,阻燃剂已成为精细化工领域的重要产品之一。
国内阻燃剂的研发工作始于19世纪60年代,经过多年的发展,虽然有了较大的进步,但整体工艺技术和应用技术水平仍落后于世界发达国家,因此阻燃剂特别是环保型阻燃剂的研究开发十分重要。
1 阻燃剂的产品分析1.1 阻燃剂的定义阻燃剂又称难燃剂,耐火剂或防火剂,赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂,是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂,广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中。
经过阻燃剂加工后的材料,在受到外界火源攻击时,能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播,从而达到阻燃的作用。
1.2 阻燃剂的分类根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下几类:按所含阻燃元素分类:按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂等几类。
按组分的不同分类:按组分的不同可分无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种。
按使用方法分类:按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。
2 阻燃剂行业、市场分析目前,全球阻燃剂的总消费量仍在稳步增长,在今后几年内,全球阻燃剂的年均消费增长率估计可达315%~410%。
2.1 三大类阻燃剂的比较如今使用最为广泛的是有机卤系、有机磷系和无机希三大类阻燃剂。
从表1中可以看出三种阻燃剂的性能区别。
表1 三大系列阻燃主要性能比较项目有机卤系有机磷系无机系代表产品十溴二苯醚、四溴双酚A TCPP、BDP 氢氧化铝、氢氧化镁阻燃效率最高高低环保性放出有毒、腐蚀气体低毒、低腐蚀、抑烟效果好低毒、低腐蚀、抑烟效果好相容性好好差价格价格适中价格适中较低主要缺点燃烧烟雾大、放出有毒腐蚀性气体挥发性大、热稳定性差添加量较大、影响材料的物理机械性能具有优势的应用领域通用塑料、工程塑料等聚氨酯、工程塑料通用塑料、橡胶2.2 阻燃剂的应用情况随着高分子材料工业的发展,塑料、橡胶、纤维等合成材料越来越广泛地用于建筑、化工、军事及交通等领域。
阻燃硅橡胶电缆料配方设计阻燃硅橡胶电缆料是一种具有优异的耐热、耐燃性能的材料,广泛应用于电力、通信等领域的电缆制造中。
其配方设计需要考虑材料的阻燃性能、机械性能、电性能等多个因素。
本文将介绍阻燃硅橡胶电缆料配方设计的关键因素和方法。
一、配方设计的关键因素1.阻燃剂选择:阻燃剂是提高硅橡胶电缆料阻燃性能的关键因素。
一般采用氯代磷酸盐类、氮磷类或溴代烷类阻燃剂。
选择合适的阻燃剂需要考虑其阻燃效果、耐热性和环境友好性等因素。
2.硅橡胶选择:硅橡胶具有极佳的耐热性和机械性能,在电缆料中起到绝缘、保护和外护等作用。
根据电缆的工作温度和要求的机械性能,选择合适的硅橡胶品种。
3.助剂选择:助剂包括增塑剂、填料、稳定剂等。
增塑剂是调整硅橡胶的柔软性和延展性的关键因素,填料对硅橡胶电缆料的机械性能和导电性能有重要影响,稳定剂能提高硅橡胶电缆料的耐热性和耐老化性能。
4.加工工艺:阻燃硅橡胶电缆料的加工工艺对最终产品的性能有很大影响。
合适的混炼工艺和固化工艺能提高电缆料的机械性能和耐热性。
二、配方设计方法1.阻燃剂含量确定:根据电缆的阻燃性能要求和阻燃剂的特性,确定阻燃剂的含量范围。
2.硅橡胶含量确定:根据电缆的工作温度和要求的机械性能,确定硅橡胶的含量范围。
3.助剂含量确定:根据电缆的要求,选择合适的助剂种类和含量,进行试验验证。
4.混炼工艺确定:根据硅橡胶的混炼特性和加工设备的性能,确定合适的混炼工艺参数。
5.固化工艺确定:根据硅橡胶的固化特性和加工设备的性能,确定合适的固化工艺参数。
三、配方设计实例以下是一种阻燃硅橡胶电缆料的配方设计实例:硅橡胶:100 parts阻燃剂:50 parts增塑剂:30 parts填料:200 parts稳定剂:10 parts混炼工艺:温度120℃,混炼时间10分钟,翻炼次数3次。
固化工艺:温度180℃,时间20分钟。
该配方设计实例中,硅橡胶的含量为100 parts,阻燃剂的含量为50 parts,增塑剂的含量为30 parts,填料的含量为200 parts,稳定剂的含量为10 parts。
硅烷偶联剂改性氢氧化镁阻燃剂硅烷偶联剂改性氢氧化镁阻燃剂氢氧化镁阻燃剂具有抑烟、绿⾊和环保等优势,但是由于其较低的阻燃效率,应⽤在⾼分⼦基材中往往需要较⼤的填充量,⼜因为氢氧化镁作为⽆机粉体具有亲⽔疏油,极性⼤的特点,不利于⽆机/有机材料的界⾯复合,较⾼的填充量会导致添加有氢氧化镁的⾼分⼦复合材料⼒学性能⼤幅下降。
为了改善氢氧化镁与⾼分⼦基材之间⽆机/有机界⾯相容性的问题,本章选⽤3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)对氢氧化镁进⾏⼲法改性,该种硅烷偶联剂可以与醋酸⼄烯、丙烯酸或甲基丙烯酸单体共聚,常⽤于电线电缆⾏业,在提⾼复合材料界⾯相容性的同时,还可以改善电缆料防静电性能[47-48]。
本章对影响⼲法⼯艺改性氢氧化镁效果的因素,既改性剂⽤量、改性温度、改性时间和搅拌速度进⾏了研究。
采⽤单因素实验⽅法,通过对改性粉体活化指数的测定,确定了硅烷偶联剂A-174改性氢氧化镁效果的最佳⼯艺条件,并通过SEM、热重分析和红外光谱等表征⼿段探讨了硅烷偶联剂A-174改性氢氧化镁的改性机理及改性效果。
1.1 实验1.1.1 试剂及仪器Magnifin H-5型氢氧化镁(美国雅宝公司)3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(湖北武⼤有机硅新材料有限公司)邻苯⼆甲酸⼆⾟酯DOP(国药集团化学试剂有限公司)DHG-9140A型电热恒温⿎风⼲燥箱(上海⼀恒科技有限公司)FA2004型电⼦天平(上海上天精密仪器有限公司)Y100L2-4⾼速搅拌机(张家港锦丰万科机械⼚)DJ-1定时电动搅拌器(⾦坛市⼤地⾃动化仪器⼚)JSM-5610LV/INCA扫描电⼦显微镜(⽇本电⼦株式会社)STA449F3同步热分析仪(德国耐驰)Nexus傅⽴叶变换红外光谱仪(美国热电-尼⾼⼒公司)1.1.2 改性⽅法⾸先,将氢氧化镁粉体放⼊⼲燥箱中,在120℃下⼲燥5⼩时以排除原料中吸附的⽔分,将⼲燥后的氢氧化镁冷却⾄室温备⽤。
称取1kg已⼲燥的氢氧化镁粉末加⾄⾼速搅拌机中,在1000rpm的搅拌速度下预热⾄实验设计温度,当温度升⾄指定温度时,提⾼⾼速搅拌机搅拌速度⾄某设定值,并使⽤医⽤注射器向粉体中加⼊⼀定量硅烷偶联剂A-174。
硅橡胶阻燃剂优缺点介绍大全硅橡胶、环氧胶阻燃剂介绍大全一.锑系阻燃剂1、三氧化二锑(656℃熔点)2、五氧化锑(70℃分解)3、锑的卤化物-三氯化锑和五氯化锑4、锑系阻燃协效机理缺点:重金属,有毒,与砷同系物,粗产品中一般含砷等其他重金属,三氧化二砷是砒霜。
不能用作绿色填料及绿色阻燃。
二。
氢氧化铝阻燃剂(ATH)1、氢氧化铝理化性能2、氢氧化铝阻燃剂的制造方法3、氢氧化铝阻燃剂的应用优点:价格低,阻燃性好。
缺点:耐热性差,200℃即开始脱水,330℃到350℃即完全脱水,而树脂的固化多在氢氧化铝脱水温度区间内,因而导致合成树脂成品内发泡,表面不平整、介电性能下降,成品率低。
应用于高温导致硅胶起雾,产品发白起泡,介电性下降等。
EC≈60~100μS/cm,易吸潮。
三。
氢氧化镁阻燃剂1、氢氧化镁的理化性能2、氢氧化镁阻燃剂的制造方法3、氢氧化镁阻燃剂的应用(430℃分解)无毒缺点:不耐酸,醋酸都能将氢氧化镁溶解,只适合做低档产品。
易吸潮,介电性差。
四。
高耐热勃姆石阻燃剂(Boehmite, ALOOH)1、勃姆石的理化性能2、勃姆石阻燃剂的制造方法3、勃姆石阻燃剂的应用优点:1%脱水温度达350℃以上,500℃脱水达到峰值,EC<50μS/cm,介电性强,解决了氢氧化铝因脱水温度低而导致产品缺陷及介电性降低的问题,耐酸碱性强。
缺点:阻燃性略低于氢氧化铝,达到同样阻燃性能需多加。
但其最大特点是高耐热,兼具导热性,耐酸碱,制成高耐热性功能材料可提高产品附加值。
生产厂:德国Nabaltec AG公司上海百图高新材料科技有限公司/doc/f0966262.html,欢迎光临公司网站查看产品详细信息或来电交流洽谈。
021-********-802 赵先生五。
含磷无机阻燃剂缺点:色泽鲜艳,因而应用受到部分限制,受聚合度限制,不耐水洗、成本高。
1、红磷阻燃剂(赤磷危险)红磷加热时会产生极毒的磷化氢必须加入磷化氢捕捉剂2、磷酸二氢铵(磷酸一铵)一盐基磷酸铵(熔点190℃)微溶于醇不溶于丙酮3、磷酸氢二铵(二碱式磷酸铵;二盐基磷酸铵;双盐基磷酸铵)4、磷酸三铵(磷酸铵三盐基磷酸铵)5、聚磷酸铵(APP)与有机阻燃剂相比价廉、毒性低是较理的无机阻燃剂,热稳定六。
特殊晶形貌的氢氧化镁阻燃剂的研制刘兆平,杨永会*,樊唯馏,俞海云,张卫民,钟红梅,孙思修*(山东大学化学与化工学院,山东济南250100)摘 要:概述了氢氧化镁阻燃剂的性能特点以及其国内外研究现状,讨论了特殊晶形的氢氧化镁制备过程中应着重解决的几个关键问题。
关键词:氢氧化镁;阻燃剂;水热合成中图分类号:TQ 132.2 文献标识码:A 文章编号:0367-6358(2002)11-0612-03Hydro th ermal Sy nthesis and M orpholog y Control ofM agnesium Hydroxide Flame Reta rdantLIU Zhao -ping , YAN G Yo ng -hui , FAN Wei -liu , YU H ai -y un , ZHAN G Wei -min , ZHON G Hong -mei , SUN Si -xiu(Department of Chemistry &Ch emical Eng ineering ,Sh andong University ,Shandong Jinan ,250100China )Abstract :The function of magnesium hydro xide as flam e retardane a nd resea rch in prog ress w ere re-view ed,and ite sev eral impor tant problem s of the prepa ra tion of mag nesium hydroxide w ere discussed as w ell .Key words :mag nesium h ydro xide ;fla me reta rdant ;hydrotherma l synthesis收稿日期:1999-10-26;修回日期:2001-04-21作者简介:刘兆平(1976~)男,主要从事无机材料的研究*通讯联系人 塑料燃烧时分解成低分子化合物,产生大量的毒烟。
聚合型磷-硅阻燃剂的合成及在聚苯乙烯中的应用闫莉;桑冀蒙;苏桂仙;谢建强【摘要】合成了丙烯酸(10-氧-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-基)甲酯(DOPO-CH2O-AA)单体,并通过FT-IR、1 H-NMR确认其结构.将DOPO-CH2O-AA和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅(KH-570)作为阻燃单元、苯乙烯作为增容单元通过自由基本体聚合制备了聚合型磷-硅阻燃剂(PFR).并研究了DOPO-CH2O-AA和KH-570共聚比例对PFR的热稳定性和分解成炭能力的影响,确定了最佳的单体比例为n(DOPO-CH2O-AA)/n(KH-570)=6/4.将20%~30%(质量分数)的PFR用于聚苯乙烯阻燃改性,燃烧与热重分析结果符合凝聚相阻燃的特点.其中,当使用30%共聚组成为n(DOPO-CH2O-AA)/n(KH-570)/n (St)=48/32/20的阻燃剂阻燃聚苯乙烯时,极限氧指数(LOI)为26.8%,无缺口冲击强度为0.92 kJ/m2;热重分析显示,阻燃后聚苯乙烯的起始分解温度在350~360℃,热分解后600℃残炭量高于20%.研究结果表明,PFR中磷-硅元素之间有明显的凝聚相协同阻燃作用.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)003【总页数】6页(P3021-3026)【关键词】阻燃剂;聚合型;磷-硅阻燃剂;协同作用;聚苯乙烯【作者】闫莉;桑冀蒙;苏桂仙;谢建强【作者单位】华北理工大学材料科学与工程学院,河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009;华北理工大学材料科学与工程学院,河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009;唐山师范学院化学系,河北唐山063000;华北理工大学材料科学与工程学院,河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TQ314.24随着聚苯乙烯材料更广泛的应用,由其引发和传播的火灾正逐年增多,在易燃的聚苯乙烯中加入阻燃剂,已成为从源头上控制火焰传播的重要手段之一。