新型阻燃剂的发展前景

2020-03-20

纳米蒙脱土


纳米蒙脱土


       在过去的几年时间里,传统材料已经被合成聚合物所取代,但是它们中的大多数都是易燃的,并且在高温和氧气的存在下会燃烧。因此,研究塑料阻燃剂是非常必要的,所以我们必须努力开发阻燃剂来降低火灾的风险。阻燃剂的主要目的是提高材料的耐火性,降低火焰蔓延速度和热释放,没有这些阻燃剂的帮助,大多数塑料将被禁止进入不同的行业。


传统阻燃剂


       在过去几年中,对阻燃剂的需求一直在变化,因为除了阻燃剂在火灾中的有效性之外,阻燃体系还必须满足一系列要求:它们必须无毒,不能迁移,并且必须保持塑料的机械性能等。


       在阻燃剂领域,由于环境的限制,卤化添加剂(基于溴和氯的有机化合物)在传统竞争中由于法规的限制而处于劣势。这一事实意味着无卤阻燃剂,如氢氧化镁和三氧化二铝,需要在许多应用中使用。然而,它需要高浓度以达到能够抑制点火的冷却水平。一旦发生火灾,最初以水合物形式存在的水将被释放出来后,塑料将再次变得易燃。另一个缺点是这些添加剂的比例太高,以致影响材料的加工性能和物理及热性能。除了上述阻燃剂之外,它们还可用于三氧化二锑,因为它们与卤化化合物和其他阻燃剂如硼酸和磷卤有机产品具有协同效应。以磷为基础的阻燃体系阻断了燃烧过程,导致表面碳化,从而避免后续热效应和中断了氧气供应,从而阻断了火焰蔓延,这是一种比纯物理释放水更有效的机制。


纳米型阻燃剂


       新一代阻燃剂被称为纳米材料。在过去的几年中,人们一直在研究不同的纳米粒子对塑料材料防火性能的影响,并在其自身以及与其他阻燃体系的结合方面取得了令人鼓舞的结果。由于纳米复合材料在着火过程中形成碳层或三维网络结构,从而保护了材料的其他部分,使其具有良好的防火性能,因此纳米复合材料的研究重点是减少材料的着火时间和消除滴油现象。根据纳米尺度分散颗粒的维数,可以区分出三种纳米复合材料。纳米一维是一种平层状结构,如纳米粘土;纳米二维是一种纵向结构,如纳米管或碳纳米纤维;纳米三维是等维纳米粒子,例如二氧化硅球形纳米粒子。


       纳米技术当前面临的挑战之一是开发一种方法来使纳米复合材料具有均匀的分散性和强的基质-粒子,这将极大地影响纳米复合材料的最终性能。

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