|
聚烴類高分子材料是一種易燃材料，用其制作的電線電纜，在高壓、熱源等條件下容易引起火災(zāi)，而火焰會(huì)沿著電線迅速蔓延到整個(gè)電線載路。含鹵聚合物或與含鹵阻燃劑組合而成的阻燃混合物具有優(yōu)良的阻燃性能，曾作為阻烯材料被廣泛應(yīng)用。但是，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，這類含鹵阻燃材料會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧和有毒的腐蝕性鹵化氫氣體，造成成二次危害。為此，開發(fā)新的阻燃體系，研究燃燒時(shí)發(fā)煙量小，不產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體的無鹵阻燃烯烴是很有必要的。無鹵阻燃添加劑主要以磷系化合物和金屬氫氧化物為主。這兩類化合物，燃燒時(shí)不揮發(fā)、不產(chǎn)生腐蝕性氣體，被稱為無公害阻燃劑，在國外已得到深入的研究和廣泛應(yīng)用。
金屬氫氧化物主要是指氫氧化鋁和氫氧化鎂。氫氧化鋁即三水合氧化鋁(簡稱ATH)，是主要的無機(jī)金屬氫氧化物阻燃劑，占無機(jī)阻燃劑用量的80?￥上。ATH受熱后，三個(gè)結(jié)晶水會(huì)在三個(gè)不同的溫度下釋放。ATH的阻燃機(jī)理可以歸納為：其一，填充ATH，使可燃性高聚物的濃度下降;其二，ATH吸熱后脫水，水汽化為水蒸氣吸收聚合物燃燒所放出的熱，抑制聚合物的溫度升高，稀釋可燃性氣體和氧的濃度，阻止燃燒反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行;其三，ATH脫水后可在可燃物表面生成Al2O3隔熱層，阻止聚合物與氧接觸，起到阻燃作用。 ATH的阻燃效果與其添加量有很大的關(guān)系，一般需要添加50?￥上才能有較明顯的阻燃效果。如此大的添加量會(huì)使塑料的粘度增大，韌性減小，斷裂伸長率下降。為了解決這些問題，一般采用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯類偶聯(lián)劑處理ATH，可取得較好的效果。張顯友等人采用硅烷交聯(lián)技術(shù)對無鹵阻燃電纜料進(jìn)行了研究，表明無論是阻燃眉之急性還是力學(xué)性能無獲得了提高。ATH的粒度對聚合物阻燃性能及力學(xué)性能很大的影響，研究表明，等量的阻燃劑，粒度越小，比表面積越大，阻燃效果越好;超細(xì)粒度的ATH，可增強(qiáng)界面的相互作用，有效地改善共混物的力學(xué)性能。高純化的ATH會(huì)使材料的電氣性能得以提高。高純化是指氫氧化鋁含量大于99.9??氧化鈉的含量低于0.2′¨量分?jǐn)?shù)。
金屬氫氧化鎂也是一種有效的添加型無鹵阻燃劑。其阻燃原理和氫氧化鋁相似。郭家聲研究表明，采用氫氧化鎂阻燃聚烯烴氧指數(shù)可達(dá)到41。以氫氧化鎂為無鹵阻燃劑的研究很多，均取得較好的效果。氫氧化鎂阻燃劑和氫氧化鎂鋁類似，也是高添加型阻燃劑，為此，對氫氧化鎂進(jìn)行各種表面處理是必要的。 阻燃劑的協(xié)同作用 單獨(dú)使用一種阻燃劑一般很難滿足無鹵阻燃電纜料的使用要求，因此，常常選用兩種或兩種以上的阻燃劑配合使用。例如，在ATH中加入適量的硼化物會(huì)起協(xié)同阻燃作用。采用硼酸鋅與ATH復(fù)配阻燃劑對乙烯-醋酸乙烯共聚物進(jìn)行阻燃，在500℃以上能形成類似陶瓷的殘?jiān)�，而僅用ATH時(shí)燃燒物為脆性易落的灰燼，不能很好地阻止燃燒。
Guimond,Christopher N.采用60?氫氧化鎂阻燃劑，對PE/EMA二元體系的阻燃研究表明，垂直燃燒性能優(yōu)良，但斷裂伸長率低。當(dāng)采用氫氧化鎂、硼酸鋅和硅氧烷混合物進(jìn)行阻燃研究，在垂直燃燒性能不變的情況下可使數(shù)據(jù)裂伸長率增加，說明填充的硅氧烷和硼酸鋅具有協(xié)同作用。氫氧化鋁名氫氧化鎂與硼酸鋅和紅磷共混可以對烯烴共聚物進(jìn)行阻燃，其氧指數(shù)可達(dá)到32。將ATH與氫氧化鎂配合使用，同樣可起到協(xié)同作用。雖然氫氧化鎂分解吸收的熱量比氫氧化鋁小，但分解溫度較高，可達(dá)340℃。氫氧化鎂有促進(jìn)聚合物表面成炭的作用，兩者結(jié)合使用會(huì)使阻燃效果更好。日本專利報(bào)道，采用氫氧化鋁和氫氧化鎂共混物阻燃PE，可使氧指數(shù)達(dá)到30。氫氧化鎂阻燃劑，對PE/EMA二元體系的阻燃研究表明，垂直燃燒性能優(yōu)良，但斷裂伸長率低。
當(dāng)采用氫氧化鎂、硼酸鋅和硅氧烷混合物進(jìn)行阻燃研究，在垂直燃燒性能不變的情況下可使數(shù)據(jù)裂伸長率增加，說明填充的硅氧烷和硼酸鋅具有協(xié)同作用。氫氧化鋁名氫氧化鎂與硼酸鋅和紅磷共混可以對烯烴共聚物進(jìn)行阻燃，其氧指數(shù)可達(dá)到32。將ATH與氫氧化鎂配合使用，同樣可起到協(xié)同作用。雖然氫氧化鎂分解吸收的熱量比氫氧化鋁小，但分解溫度較高，可達(dá)340℃。氫氧化鎂有促進(jìn)聚合物表面成炭的作用，兩者結(jié)合使用會(huì)使阻燃效果更好。日本專利報(bào)道，采用氫氧化鋁和氫氧化鎂共混物阻燃PE，可使氧指數(shù)達(dá)到30。方云飛等研究了氫氧化鎂、氫氧化鋁及紅磷配合使用，表明協(xié)同阻燃劑可改善材料的阻燃性能及力學(xué)性能。
|
