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高分子碳源成炭剂能提高阻燃PP的阻燃、力学性能吗?
发布时间:2021.08.07
信息摘要:
多羟基化合物主要用作膨胀型阻燃剂中的成炭剂。尽管它们的分解温度各不相同,‍但在脱水剂的存在下,‍可以在低于聚合物燃烧温度下分解。本篇主要为大家介绍的是膨胀型阻燃剂中的成炭剂,以及碳源成炭剂对阻燃聚烯烃提高阻燃、力学性能有何帮助。

 多羟基化合物主要用作膨胀型阻燃剂中的成炭剂。尽管它们的分解温度各不相同,‍但在脱水剂的存在下,‍可以在低于聚合物燃烧温度下分解。本篇主要为大家介绍的是膨胀型阻燃剂中的成炭剂,以及碳源成炭剂对阻燃聚烯烃提高阻燃、力学性能有何帮助。

  

280-碳源代表物

 

 

什么是成炭剂?

 

成炭剂是指在燃烧过程中能被脱水剂夺走水分而被炭化的物质,‍成炭剂是形成泡沫炭化层物质的基础。成炭剂主要是一些含炭量高的多羟基有机化合物,‍如季戊四醇、山梨醇、淀粉和含有多羟基的有机化合物等。

 

 

高分子碳源成炭剂能提高阻燃PP的阻燃、力学性能吗?

 

传统意义上的碳源主要是一些易受热脱水而形成炭结构的多羟基化合物,如季戊四醇、淀粉、糊精等,但这些IFR用的成炭剂多羟基化合物如季戊四醇极性强,与聚烯烃的相容性不好,在使用过程可能发生渗出吸潮问题,影响阻燃效果的持久性、阻燃材料的电绝缘性及力学性能。

 

高分子碳源成炭剂能提高阻燃PP的阻燃、力学性能吗?当然是可以的,如下例所述:

 

可以采用一些易成炭的高分子材料如聚氨酯、聚酰胺代替小分子强极性化合物。将热塑性聚氨酯(TPU)作为碳源,APP为酸源和气源组成IFR‍应用于‍PP‍可得到阻燃性能和力学性能都较好的膨胀阻燃体系。

 

TPU的引入提高了体系的热稳定性,阻燃效果好坏取决于TPU所用多元醇的结构,基于聚酯型多元醇的TPU相对于聚醚多元醇的TPU更有利于阻燃性能的提高,同时硬段含量高的TPU也更有利于阻燃性能的提高。尼龙6(PA-6)也可以被用于膨胀阻燃PP中用作成炭剂,但必须加入相容剂如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)以抑止APP的迁移并增加PA-6与PP间的相容性。

 

 

两种含三嗪结构的高分子成炭剂化学结构



280-碳源成炭剂分子结构

 

将具有成炭作用的小分子进行聚合得到可作为碳源的高分子成炭剂可有效降低小分子成炭剂的负面影响。如意大利‍Montedison‍S。P。A‍公司申请的美国专利US4504610以三聚氰氯和哌嗪及哌啶为原料合成了第一例含三嗪结构的高分子成炭剂,并用于聚烯烃阻燃,证明阻燃材料的综合性能良好。随后申请的欧洲专利EP0475418A2,EP0544352A1,美国专利US5225463,US5124379,US5629382‍都合成了基于三嗪结构的高分子成炭剂,只是三嗪环上的取代基不同。采用季戊四醇的二聚体或三聚体代替季戊四醇也可以在一定程度上避免PER的水溶性问题。


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