較多場合要求材料具有阻燃性,電子電器和汽車行業(yè)也有阻燃要求,而絕大多數(shù)塑料材料是非常易燃的。隨著塑料在建筑、家具、交通、航空、航天、電器等方面的廣泛應(yīng)用,提高塑料的阻燃性已成為迫在眉睫的課題。在塑料的生產(chǎn)過程中,常見的提升阻燃效果的方法有以下6種。
1、表面改性
無機阻燃劑具有較強的極性與親水性,與聚合物材料的相容性較差。為改善無機阻燃劑與聚合物材料間的粘接力和界面親和性,通常采用偶聯(lián)劑對無機阻燃劑進行表面處理,這是最為有效的方法之一。
常用的偶聯(lián)劑有硅烷類和鈦酸酯類。經(jīng)硅烷類偶聯(lián)劑表面處理后的氫氧化鋁具有較好的阻燃效果,可有效提高聚酯材料的彎曲強度和環(huán)氧樹脂的拉伸強度;經(jīng)乙烯-硅烷表面處理的氫氧化鋁可用于提高EVA材料的阻燃性、耐熱性和抗?jié)裥?。鈦酸酯類偶?lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑可以并用,并能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。
2、超細化
無機阻燃劑具有穩(wěn)定性高、不易揮發(fā)、煙氣毒性低、成本低等優(yōu)點,越來越受到人們的青睞。但無機阻燃劑與聚合物材料的相容性較差,而且無機阻燃劑的添加量較大,對聚合物材料的力學(xué)性能影響很大。因此,對無機阻燃劑進行超細化改性,增強無機阻燃劑與聚合物材料的相容性,并降低無機阻燃劑的用量,這是較為有效的方法。
氫氧化鋁的超細化、納米化是提升其阻燃效果的主要研發(fā)方向。氫氧化鋁的大量添加會降低材料的力學(xué)性能,而通過對氫氧化鋁微細化后再填充,反而起到剛性粒子增塑與補強效果。
超細化也是從親和性方面考慮的。正是由于氫氧化鋁與聚合物材料的極性不同,才導(dǎo)致了復(fù)合材料的力學(xué)性能下降。而超細納米化的氫氧化鋁增強了界面的相互作用,可均勻地分散在聚合物中,有效改善共混料的力學(xué)性能。
3、復(fù)配協(xié)同
在實際生產(chǎn)過程中,單一阻燃劑總是存在著缺陷,無法滿足越來越高的要求。阻燃劑的復(fù)配技術(shù)就是將磷系、鹵系、氮系或無機阻燃劑進行復(fù)合化,尋求最佳的經(jīng)濟和社會效益。這種技術(shù)可以綜合兩種或兩種以上阻燃劑的優(yōu)點,使其性能互補,以達到降低阻燃劑用量、提高各項性能的目的。
4、交聯(lián)
交聯(lián)聚合物的阻燃性能比線型聚合物好。在熱塑性塑料加工時添加少量交聯(lián)劑,可使塑料變成部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),改善阻燃劑的分散性,在塑料燃燒時促進成炭,提高阻燃性能,并能提高制品的機械性能與耐熱性。
5、微膠囊化
將微膠囊化應(yīng)用于阻燃劑是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)。微膠囊化的實質(zhì)是把阻燃劑粉碎分散成微粒,用有機物或無機物進行包囊,形成微膠囊阻燃劑,或以表面很大的無機物為載體,將阻燃劑吸附在這些無機物載體的空隙中,形成蜂窩式微膠囊阻燃劑。
微膠囊化有以下優(yōu)點:可改善阻燃劑的穩(wěn)定性;可改善阻燃劑與樹脂的相容性,改善聚合物材料的物理機械性能。
6、納米阻燃
有些納米材料具有阻止燃燒的功能,將它們作為阻燃劑加入到聚合物材料中,利用其特殊的尺寸和結(jié)構(gòu)效應(yīng),可以改變可燃材料的燃燒性能,使之成為具有防火性能的材料。
利用納米技術(shù)可以改變阻燃機理,提高阻燃性能。由于納米粒子的顆粒尺寸很小、比表面積很大,它所表現(xiàn)的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)等特征,為設(shè)計和制備高性能、多功能新材料提供了新的思路和途徑。