聚烯烃以及弹性体用膨胀型阻燃剂

聚烯烃以及弹性体用膨胀型阻燃剂

        在无卤阻燃体系中，阻燃的效率最好的是膨胀型阻燃剂，其阻燃机理为:阻燃剂燃烧时利用物理或化学作用在基材表层形成一层隔热、隔氧的炭层，进而实现聚合物材料的无卤阻燃。膨胀型阻燃剂主要包含化学膨胀阻燃剂和物理膨胀阻燃剂，二者的差异就在于是不是利用化学反应以形成膨胀炭层。化学膨胀阻燃剂通常包含气源、炭源、酸源，各组分相互间在燃烧时产生化学反应形成多孔性膨胀炭层，由此实现阻燃目地。

物理膨胀阻燃剂在燃烧环节中利用物理膨胀的作用形成隔热、隔氧炭层。可膨胀石墨(EG)是较常用的物理膨胀型阻燃剂之一，其具备价格便宜、易制取、低烟无毒等优点，但其阻燃的效率较低，应用的范围因而遭受了限定。研究表明，EG在独立做为阻燃剂应用时阻燃的效率不佳，因而EG通常与聚磷酸铵(APP)或金属氢氧化物等阻燃剂复配应用，以提高阻燃的效率。

科研人员制取了EG与APP复配組成的膨胀型阻燃剂(IFR)，用以阻燃LDPE材料。研究表明，当EG∶APP质量比为3∶1，且阻燃剂添加量为15%时，材料LOI实现29%，高过独立添加同样成分二种阻燃剂的复合材料，有显著协同效应。利用热重分析(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等分析表征手段，给出了EG和APP协同阻燃的作用兼顾气相与凝聚相阻燃机理。膨胀石墨(EG)协效阻燃EVA/MH体系的科研成果，其研究表明:相比较于独立添加MH的阻燃复合材料，添加EG后，复合阻燃剂的阻燃的效率更高一些，EVA/MH/EG复合材料氧指数提高显著。CONE测试表明:EG的添加减少材料燃烧时烟产生以及速率，另外提高了材料残炭率。化学膨胀型阻燃剂(IFR)最较常用的酸源、炭源、气源体系主要为聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)。

其研究表明:成炭剂脱水成炭，形成的炭化物在阻燃剂分解产生的气体的作用下形成蓬松封闭多孔结构的炭层，这种炭层自身不燃，且可以均衡地覆盖在基材表层，防护内部未燃烧基材，高效地阻止基材更进一步燃烧。在其中，对线型低密度聚乙烯(LLDPE)阻燃，膨胀阻燃剂总添加量为30%，且CA∶APP二者质量比为11∶4时，阻燃效果最好，其LOI可实现31.2%，UL94垂直燃烧可以实现V－0级。