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聚烯烃磷氮无卤膨胀阻燃剂阻燃机理及常见问题

更新时间:2018-07-02 15:19:53点击次数:288次

1. P-N系膨胀型阻燃剂由三部分组成,

1)酸源:提供酯化反应所需的酸;

2)碳源:提供酯化反应所需的羟基或者其它基团的物质;

3)气源:提供体系膨胀发泡所需要的气体。

 

2、阻燃机理:

在较低温度(150℃左右,具体温度取决于酸源和其他组分的性质),有酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸;

在稍高于释放酸的温度下,酸与多元醇(碳源)进行酯化反应,而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂,加速反应进行;

体系在酯化反应前或酯化反应过程中熔化;

反应过程中产生的水蒸气和气源产生的不燃性气体使已处于溶融状态的体系膨胀发泡。与此同时,多元醇和酯脱水炭化,形成无机物及炭残余物,且体系进一步膨胀发泡;

反应接近完成时,体系胶化和固化,最后形成多孔泡沫炭层。


3.
水滑现象
水滑现象,即料条在挤出机出来进入水槽时中容易粘水。这是由于阻燃剂的某些组份水溶性比较高,经过双螺杆挤出后,温度比较高的料条接触到冷水槽,粉体的一种析出现象。

 

4.不同的PP加入相同份数的阻燃剂存在阻燃效率的差异
由于PP基体的不同,如均聚PP和共聚PP,由于其内部烯烃含量的不同,这是因为共聚PP里面有PE侧链,PP中的H原子比PE中活性大;PPPE燃烧热小,与阻燃剂一开始共同起作用,PE分解温度高,后面才起作用;PP基材分解温度在227-247度之间,而PE335-450度之间,阻燃剂分解温度在260度,PP与阻燃剂匹配性更好。

5. P-N系膨胀型无卤阻燃剂用于玻纤PP效果会变差

一是由于玻纤的加入,巨大的剪切力破坏了APP的表面疏水层,影响了耐水性,二是燃烧时纤维的存在影响了炭层的形成,所以对阻燃也有一定的破坏性,此时为达到同样的效果,需增大阻燃剂的含量。另外,所有的磷氮无卤阻燃剂都存在这样的弊端,可以不影响耐水,但是阻燃剂的量在加纤时都需要加大,性能也存在影响。

 

6. P-N系膨胀型无卤阻燃剂加入填料或其它物质后为什么会失去阻燃效果?
不少人为了降低成本,在P-N系膨胀型无卤阻燃剂中加入一些填料,如碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、氢氧化镁等,发现会失去阻燃效果。是因为上述填料的加入,改变了酯化反应过程,酸源会部分的与上述填料反应,并且上述的填料在材料的表面破坏了碳层的形成,导致了机制的失效。
同样道理,加入某些炭黑、色粉也会导致阻燃效果失去。所以一些回收PP料可能是部分填充PP回收的,加入到新料中,导致这个体系变相加入了上述提到的填充,使这个体系失去了阻燃效果。

7.一些用P-N系阻燃剂生产的PP放置一段时间后(几十天),表面有油状物或者粉状物析出?
如同我们提到的阻燃剂组成由碳源、酸源和气源组成,造成有物质析出的肯定为上述的一种或者几种物质水溶性比较好,与塑料的相容性变差,在加工的时候,材料与上述粉体依靠螺杆机的强烈机械作用力分散开来,而放置一段时间后,由于分子间不断运动,极性不同的物质慢慢就会分开,上述粉体慢慢的从材料的内部析出到表面。

 

8.为什么某些P-N系阻燃剂在PP加工时会出现发泡或者颜色变灰的情况?
任何阻燃剂都有其起始分解温度,如果阻燃剂本身的分解温度仅仅与材料的溶化温度接近的话,很容易出现上述情况。所以一般来说,阻燃剂的起始分解温度至少要比材料塑化加工的温度要高50度以上,这样才能保证加工的顺利进行。

 

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