聚丙烯(PP)具有、易成型加工、耐化學腐蝕性好、綜合力學性能優(yōu)良及等優(yōu)點,被廣泛應用于化工、建筑、家電、包裝、汽車等領域但由于純PP樹脂極限氧指數(LOI)低只有17%左右,本身易燃,燃燒時發(fā)熱量大,燃燒速度快,并易產生熔滴,從而限制了其應用,因此對其阻燃化研究就顯得尤為重要。
隨著人們安全和環(huán)保意識的增強,在塑料阻燃領域越來越重視綠色環(huán)保的無鹵阻燃體系。常用的工業(yè)化綠色環(huán)保無鹵阻燃劑主要為氫氧化鎂(MH)和氫氧化鋁(ATH)等金屬水合物。但是該類金屬水合物表面極性很強,親水疏油,與非極性材料親和性差,直接添加到高聚物中分散性及相容性差,在聚合物基體中難以均勻分散,容易團聚,界面難以形成良好的黏結,并且需要添加到質量分數50%以上才能達到良好的阻燃效果,這就地劣化了阻燃PP的力學性能。解決該問題的主要方法是對金屬水合物進行表面改性,并盡量細化阻燃劑粒徑,添加界面相容劑等。
表面改性是指用物理、化學方法對粒子表面進行處理,有目的地改變粒子表面的物理化學性質,如表面原子層結構和官能團、表面疏水性、電性、化學吸附和反應特性等。這樣各種表面改性劑與顆粒表面化學反應和表面覆處理改變顆粒的表面狀態(tài),提高表面活性,從而改善或改變粉體的分散性、和高分子材料的相容性等。常用的表面改性劑有脂肪酸及其衍生物,如油酸、硬脂酸等,偶聯劑,高分子材料等。表面改性的方法有干法和濕法等。干法是粉體在加工過程中,利用高速混合機,在粉體表面包裹一層改性劑。濕法表面處理是直接把表面處理劑或分散劑加入無機阻燃劑懸浮液中,進行表面處理。
在高分子材料中,填料是用量大的添加劑,幾乎所有的高分子材料,如塑料(包括熱塑性和熱固性塑料)、橡膠和涂料中都使用大量填料。填料的種類很多,金屬粉末可用作導電填料,木粉、淀粉等植物性粉末也可用作填料,但使用的多的還是礦物性填料。
有機蒙脫土也是一種成炭效果很好的材料,它與各類阻燃劑都有很好的協同作用,加入蒙脫土對于阻燃材料的提高成炭性、減少發(fā)煙量等具有很好的效果,目前在阻燃材料中有大量的應用。
這種納米結構和形態(tài)特性不同于其他二維、三維無機納米粒子,從而賦予聚合物/蒙脫石復合材料以一些的機械性能,熱性能,功能性能和其他的物理性能。已有的實踐結果表明聚合物/蒙脫石納米復合材料,機械性能明顯提高,例如拉伸強度,彎曲強度提高20-50%,模量提高1-2倍;摩擦系數,耐磨性提高1倍。熱變形溫度,結晶聚合物(如PA)提高80-90℃,非結晶聚合物提高10-30℃;熱膨脹系數減少約40%,材料的吸濕速度降低50%,尺寸穩(wěn)定性提高提高2-5倍;水蒸氣、O2、CO2紫外光透過率降低到1/2至1/5;熱釋放速度明顯延緩,阻燃性顯著提高,熔融流動性增加,成型收縮率降低,加工性能改善;復合材料的比重與單一聚合物相近,比常規(guī)無機填料改性的聚合物比重降低20-30%。材料的透光性也有不同程度的提高。因此聚合物/蒙脫石納米復合材料成為新一代高阻隔性包裝材料,高強度輕量化工程材料,高阻燃絕緣電器材料和抗疲勞彈性體材料。
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