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有机蒙脱土协同卤锑阻燃剂阻燃HDPE研究

发布日期:2014-11-14   浏览次数:1185



高密度聚乙烯(HDPE)是最重要的五大通用塑料之一,因其综合性能优良,原料来源丰富,成本较低而得到广泛应用,但HDPE属于易燃材料,其氧指数仅为19左右,必须提高其阻燃性才能安全使用。HDPE的阻燃通常采用添加阻燃剂的方法,如添加卤系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、有机蒙脱土等,其中卤系阻燃剂因其添加量少、阻燃效果好而得到广泛应用。而卤锑阻燃剂DBDPE/Sb2O3作为最为常用的阻燃剂用于改善塑料的阻燃性能,不仅赋予材料高效的阻燃性能,而且其在燃烧过程中不会产生有毒致癌物质。虽然卤锑阻燃剂能赋予复合材料以良好的阻燃性能,但复合材料的力学性能却有所下降,还存在熔滴严重的问题。



聚合物插层层状硅酸盐纳米复合材料是目前研究材料方面的热点之一,其中最有应用价值的状硅酸盐是蒙脱土(MMT)。用有机正离子化合物将无机正离子交换出来后,就变成了疏水性的有机蒙脱土(OMMT),改性后聚合物分子易于进入层间。OMMT较易通过熔融插层法制备插层型结构或剥离型结构复合材料。



蒙脱土具有抑制滴落、促进成炭和阻隔作用等特点,但只添加蒙脱土的复合材料在氧指数和垂直燃烧实验中的表现并不好。因此,有必要将有机蒙脱土和卤锑阻燃剂进行复配研究。



可知:在热失重率为10%时,试样A的温度大于试样B的,而在热失重为50%时,则相反。这是因为:卤锑阻燃剂(DBDPE/Sb2O3)比HDPE更易分解,而产生的SbX3等能起到很好的阻燃作用,并且卤锑阻燃剂能很大温度范围内缓慢产生能起阻燃作用的卤锑化物,而SbX3能促进固相及液相的成炭反应,失重率要低于试样A的,提高了试样B的热稳定性。另外,也可以看出,试样C1~C5的T10都低于试样A,也低于试样B(除C2外);但其T50要高于试样A(除C2外),与试样B相差不多;其失重率较试样A的要低,与试样B的则大致相当。这说明,OMMT与卤锑阻燃剂复配后,复合材料在温度更低的时候就分解,产生能起阻燃作用的三卤化锑或卤氧化锑,同时OMMT和三卤化锑都具有良好的成炭效应,从而减缓生成可燃气体的聚合物的热分解和氧化分解,且该炭层可阻止可燃气进入火焰区,保护了下层的材料免遭破坏,故而提高了试样的热稳定性。



针对单独添加卤锑阻燃剂时,HDPE复合材料仍存在UL-94等级不高、严重熔滴等问题的情况将卤锑阻燃剂(DBDPE/Sb2O3)和有机蒙脱土(OMMT)复配,通过熔融共混法制备的阻燃HDPE/OMMT复合材料,与单独添加卤锑阻燃剂的复合材料相比,其氧指数最大能达到28.0%,UL-94等级达到V-0级,燃烧时不产生滴落现象,燃烧后残炭明显增加,表明OMMT和DB-DPE/Sb2O3之间具有良好的阻燃协同作用。添加OMMT能降低阻燃剂对复合材料力学性能的影响,同时能提高复合材料的热稳定性。且添加OMMT4比添加OMMT1的整体效果要好。因此,利用有机蒙脱土和卤锑阻燃剂间的阻燃协效性,并通过适当比例地复配,以期开发出既高效阻燃又环保且综合性能优良的HDPE/OMMT复合材料,这具有十分重要的现实和环保意义。




文章来自:http://www.velchem.cn/

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