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纳米MOFs阻燃高分子复合材料的制备及性能研究(4)

时间:2025-09-19 22:04来源:100547
1.2.1 传统阻燃剂体系 传统阻燃剂主要包括无机阻燃剂,卤系阻燃剂,磷系阻燃剂和氮系阻燃剂等。 无机阻燃剂具有低毒性、低发烟、热稳定性好等优点,

1.2.1  传统阻燃剂体系

传统阻燃剂主要包括无机阻燃剂,卤系阻燃剂,磷系阻燃剂和氮系阻燃剂等。

无机阻燃剂具有低毒性、低发烟、热稳定性好等优点,其阻燃机理是无机阻燃剂遇到高温时产生裂解消耗了很多的热量,减小了材料周围氧气的浓度和材料本身的温度,因此减缓了燃烧。凌启飞等[14]以ATH为添加剂,聚乳酸和竹粉为原料,通过模压成型制备聚乳酸/竹粉/ATH复合材料并对其进行阻燃性能等相关测试,结果表明ATH含量越高,复合材料的阻燃性能越好,另外ATH含量达到25phr时,材料在总体上性能达到相对最佳。

卤系阻燃剂的特点是其使用剂量较少,和有机高分子能够很好地共混。其阻燃机理是材料在受热过程中卤系阻燃剂会产生卤化氢气体可以吸附活性自由基,减少了活性自由基的含量,因此减慢或停止燃烧链反应;其次卤化氢本身不易燃烧,它的存在大大稀释了材料表面气体的浓度,从而减缓燃烧。

磷系阻燃剂由于其低腐蚀性、持久性好、价格低等优点被越来越多的学者所研究。其阻燃效果主要依靠酸的存在作用促进高分子脱除水分形成碳层,同时燃烧时产生一种磷酸层附着在高分子表面成为保护膜,这两个过程都让材料与外界隔离,起到了阻燃效果。目前多聚磷酸铵(APP)是磷系阻燃剂中比较热门的研究方向[15]。

氮系阻燃剂具有烟密度低、使用量较少等特点。其主要的阻燃机理是材料中的氮系阻燃剂在高温时裂解生成的含氮气体和水蒸气聚集在一起,使热量得到吸收,温度降低,因而发挥减缓燃烧的作用。目前氮系阻燃剂在大多数情况下都是与磷系阻燃剂进行协同使用,这种使用机理是两种阻燃剂能够形成P-N网状结构,具有隔绝热量和空气的作用[16]。

1.2.2  膨胀阻燃剂体系

 膨胀阻燃剂的主要成分有碳、氮、磷等元素,由膨胀催化剂、成炭剂和膨胀剂组成。膨胀催化剂主要是无机酸或者由酸分解产生的化合物;成炭剂主要是含碳高的羟基化合物,如木质素等;膨胀剂主要是一类能够在规定时间和温度下分解生成气体的化合物,如尿素、三聚氰胺及其衍生物等。膨胀阻燃剂体系的阻燃机理为材料进行加热时,成炭剂在膨胀催化剂和膨胀剂的双重作用下发生碳化等吸热反应,在材料表面形成致密均匀的泡沫炭层,隔绝了可燃性化合物以及空气,从而起到阻燃效果[17]。

 胡源等[18]先以淀粉为成炭剂、聚亚安酯处理后的聚磷酸铵(APP)为膨胀剂和膨胀催化剂制备表面胶囊化的APP(MCAPP),然后将其与淀粉和聚乳酸混合后制备聚乳酸-MCAPP复合材料,并进行相关测试。测试结果表明MCAPP不仅具有良好的阻燃效果,而且能够防止淀粉与APP在混合过程中发生反应。王玉忠等[19]将二胺联苯硫化物(SDA)、氰尿酰氯(CYC)以及二异丙基乙胺(DIPEA)共混后制备了含三嗪的聚胺成炭剂(HPCA),并用其与APP合成膨胀阻燃材料。测试表明含有HPCA成炭剂的阻燃效果和效率十分良好,其原因可能是APP与HPCA受热时在聚乳酸基体周围发生交联形成致密的含炭层,从而避免聚乳酸熔体的滴落。

1.2.3  纳米阻燃剂体系

(1) 二氧化硅纳米复合材料体系

     纳米二氧化硅外观为白色粉末,具有粒径较小,分散性较好,表面能以及表面原子数较大等优势,这些都促成其在添加剂、橡胶、纤维等领域都有使用。许多学者尝试将纳米二氧化硅用于制备阻燃材料,取得了很多成果。周铁成等[20]选择了3种经不同改性处理的纳米二氧化硅合成了相应聚乙烯/改性纳米二氧化硅复合材料并对其进行测试。结果表明改性纳米二氧化硅增强了聚乙烯的阻燃能力,在含量适当的情况下可以使综合性能达到最佳。刘鹏等[21]采用纳米二氧化硅作为添加剂,纤维素为基体制备了阻燃纤维素膜,并研究其阻燃性能。结果表明纳米二氧化硅的加入降低了阻燃纤维素膜的燃烧速度以及在高温时的分解速度,使氧指数(LOI)显著增加,从而可知纳米二氧化硅的存在使纤维素膜的阻燃性能得到了明显提升。 纳米MOFs阻燃高分子复合材料的制备及性能研究(4):http://www.chuibin.com/huaxue/lunwen_206058.html

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