1、成炭阻燃技術(shù)
成炭是實(shí)現(xiàn)聚合物阻燃的重要方法之一,它通過(guò)隔熱隔氧達(dá)到阻燃的目的。磷系阻燃劑可使一些含氧類聚合物如環(huán)氧樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯等成炭;硼系阻燃劑如硼酸鋅等也可促進(jìn)聚合物成炭;膨脹型阻燃劑是靠成炭技術(shù)實(shí)現(xiàn)阻燃的,因此成炭性最好。
(2)成炭率與氧指數(shù)的關(guān)系
大部分聚合物的自成炭性和成炭率都不高,詳見表1所示。一般而言,雙鍵含量高的化合物成炭性都比較高,如聚氨酯、聚乙炔、季戊四醇、纖維素及其衍生物、異氰尿酸酯、三聚氰胺衍生物等。一般而言,成炭率越高,氧指數(shù)越高,阻燃效果越好。
表1 聚合物的成炭率與氧指數(shù)匯總表
聚合物 | 成炭率/% | 氧指數(shù)/% | 聚合物 | 成炭率/% | 氧指數(shù)/% |
POM | 0 | 15 | PP | 0 | 17 |
PMMA | 0 | 17 | PS | 0 | 18 |
PVA | 0 | 22 | PET | 3.0 | 23 |
PVC | 23.0 | 45 | PC | 24.9 | 37 |
PPO | 29.0 | 31 | PI | 49.0 | 41 |
PBI | 54.4 | 41 | PF | 57.5 | 35 |
(2)提高聚合物成炭率的方法
①添加成炭類阻燃劑,如含磷、含硼類阻燃劑和膨脹型阻燃劑;
②添加交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)成炭,如PE、PP、PVC、PS等交聯(lián)成炭;
③ABS可通過(guò)接枝形成共聚物,實(shí)現(xiàn)成炭的目的;
④添加成炭劑,典型的成炭劑有季戊四醇、異氰酸酯、三聚氰胺衍生物、纖維素及其衍生物、PC、PPO、PI、PF、PA、TPU等,這些成炭劑只能自身成炭不能催化其他材質(zhì)成炭,因此加入量要在5%以上;
⑤添加催化成炭協(xié)效劑,如氧化鎂、氧化鈣、氧化鋅、沸石、滑石粉、高嶺土、水滑石等,能催化其他組分成炭,加入量在5%以下。例如加入1%的氧化鋅可將ABS阻燃配方的氧指數(shù)提高5%。
2、抗滴落阻燃技術(shù)
很多聚合物在燃燒過(guò)程中具有形成熔滴的特性,如PE、PP、HIPS、TPU、PA、PC等,有些廠商會(huì)抑制材料形成熔滴,具體方法介紹如下:
(1)加入交聯(lián)劑
交聯(lián)是促進(jìn)成炭的有效方法,也是抗滴落的主要技術(shù)手段,如在PP中加入交聯(lián)劑TAIC或DCP,可使PP產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng),在燃燒時(shí)增加表面的成炭量,可以有效防止高溫下形成熔滴。
(2)加入抗滴落劑
較為有效的抗滴落劑為聚四氟乙烯, 一些無(wú)機(jī)類填料可以起到抗滴落作用,具體如滑石粉、有機(jī)蒙托土和金屬氧化物等,其中有機(jī)蒙托土還兼有成炭性和抗遷移性。
(3)加入相容劑
加入相容劑抗滴落的原理為:加入相容劑后配方組分的相容性提高,大大提高了成炭量,可以達(dá)到15.88%,從而提高了燃燒炭層的致密性,起到了抗滴落作用。
相容劑的加入,可增加成炭量,提高燃燒炭層的致密性,起到抗滴落作用。舉個(gè)例子,在PP/膨脹阻燃配方體系中存在熔滴現(xiàn)象,如果向該體系中加入適量的PP-g-MAH,不僅能提高阻燃性能,而且不會(huì)形成熔滴。