膨脹型阻燃劑的改性及其在聚丙烯中應用
膨脹型阻燃體系具有低煙、低毒、無腐蝕性氣體產生,對長時間或重復暴露于火焰中有極好的抵抗性、無融滴滴落等優點,特別適用于PP的阻燃。但該體系阻燃的PP通常存在兩方面的缺陷:(1)阻燃劑易吸潮,較易溶于水,易從聚丙烯中析出,降低阻燃效果,(2)PP加工溫度較高,需阻燃劑有一定的耐熱性。因此,研究阻燃劑對PP的熔化及結晶過程的影響,改善阻燃劑耐水性及耐熱性對阻燃劑應用有很重要的意義。
聚丙烯阻燃研究的重要意義
目前生產和使用的高聚物材料絕大多數都是可以燃燒的,并且燃燒時產生的熱量大、溫度高、容易造成不完全燃燒而冒黑煙、以及隨燃燒而產生的諸如氯化氫、氰化氫、氟化氫、苯乙烯等有毒和腐蝕性氣體,這些都將給火災后逃難、救生和消防等工作帶來各種新問題。
許多火災的起始原因是電氣設備發生故障所致,如漏電、短路、電弧、過載、電火花而引起的燃燒。隨著社會生產的發展和人民生活水平的提高,各種家用電器,電熱器具、照明燈具、電視機、空調、電風扇及電線電纜等,食品級PP膠料已經廣泛深入到人們的生活之中,成為火災危險重要因素。在這些電器設備中,作為絕緣材料和結構材料而大量被使用的正是高聚物材料。因此,欲使電器火災不發生,就要求高聚物材料在電氣設備產生故障的情況下不著火,或者是著了火而不蔓延,即具有自熄性。在實際火災中,因煙氣和毒氣直接致死的人數約占死亡總人數的40%以上。如果考慮到在燒死的人數中,還有多數是由于中毒暈倒后而被燒死的情況,那么,煙氣和毒氣將是火災中導致人員死亡的**位原因。顯然,高聚物材料在各行各業及百姓生活中使用日趨廣泛,而其易燃性又給日常使用帶來可怕的火災威脅,因此,研究高聚物阻燃之重要意義不言而喻。
在一般情況下,如果把食品級PP膠料高聚物材料暴露在70肛800℃以上,大火都會燃燒起來。因此,高聚物材料的阻燃性,所指都是它對早期火災的阻抗特性,即以人員的逃難、救生或者滅火活動成為可能為條件,針對在50晰00℃的較低溫度的火源或者總能量較小的火源來考慮的材料的阻燃性能。從概念上說,所謂材料的不燃性,就是不著火、不發焰、不延燃、無殘燼(不陰燃)和不炭化;而所謂阻燃性,則是僅炭化而不著火、不發焰,或者雖炭化、著火和發焰,但燃燒難以擴展,即延燃(有焰)和殘燼(無焰燃燒)的時間短。
因此,高聚物材料的阻燃,從廣義上說,就是使易燃的高聚物材料變得難燃、使難燃的高聚物材料變得更難燃,并使其具有著火后能自己熄滅的特性,即所謂不延燃性,而且還包括不發生低煙害和低毒害等問題。
通用聚丙烯(PP)因為價格/性能指標比較低,它的應用可降低材料研制、設計費用,無論是作為日常消費品用材料,還是工業用材料,正受到極大的重視,但PP在應用中的*大缺點之一是易燃(氧指數僅為17),發熱量大,燃燒速度快,而且伴有燒滴現象,很易引起火災,為此對PP進行阻燃,將通用PP轉化為阻燃的功能PP,是拓寬其應用領域的一個很重要的措施。
聚丙烯自增強復合材料的研究進展概述
隨著環境保護意識的提升、綠色環保材料的大力提倡、資源短缺的加劇,目前有研究采用植物纖維、木粉、麥秸纖維等生物基材料增強聚丙烯的復合材料;另外通過改良注射設備及工藝的方法也可以增強聚丙烯的力學性能,食品級PP膠料如采用振動注射工藝制備的聚丙烯韌性大大增強,但往往由于其中添加助劑和增強材料異相或操作復雜而導致整體回收難、再利用受限
單聚合物復合材料或者說自增強復合材料是近年來國內外熱門的研究領域。復合材料的各個組分雖然保持其獨立性,然而*終表現出的性能卻并不是簡單疊加了單個組分性能,食品級PP膠料復合材料在整體性能方面有重大提高。聚合物基體與增強材料在物理化學作用下得到的多項材料稱為單聚合物復合材料。其中相同的物質形成了基體和增強材料兩相,通過兩相之問的界面結合對復合材料性能達到了增強的效果。與基體和增強體是兩種不同物質的傳統復合材料相比,單聚合物復合材料在熔融可回收方面有著極大的優勢和發展前景,對于聚合物回收再利用有著巨大的研究價值
由于食品級PP膠料的來源比較廣,價格低廉,是大規模商業化利用的通用樹脂之一,所以應用聚丙烯作為基體材料,制備聚丙烯自增強材料具有重要意義。2002年,由英國利茲大學提供技術,Amoco纖維有限公司在德國Gronau建立了**條年產5000t聚丙烯自增強復合材料的生產線,其產品主要用于汽車底護板。其典型的應用是用于Hereedes品牌的A級轎車的車底遮護板上。但國內研究聚丙烯自增強材料的還較少,技術和工藝水平尚未成熟.
通過在纖維表面將聚合體外延結晶融化,使得纖維與基體發生粘結。由于基體和增強體這兩項在本質上屬于同種物質,具有相似的化學性質,所以在熔融時會發生共同結晶,使得基體和增強體結合的更加緊密.