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阻燃聚丙烯的研究進展

2015-04-13

聚丙烯作為一種質輕、無毒、便于加工、力學性能好、耐化學腐蝕等優點的材料,被廣泛應用于諸多領域。但是PP本身極易燃燒,且燃燒時發熱量高,燃燒的同時有熔滴導致傳播火焰,從而使得聚丙烯在要求阻燃的場合受到極大的限制。隨著PP應用領域擴展,阻燃性PP受到越來越廣泛的關注,但是鹵系阻燃PP的諸多環境問題。近年來,隨著鹵系阻燃聚丙烯研究的深入,基于阻燃聚丙烯的開發也越來越明確。


聚丙烯的阻燃材料應用開發

基于阻燃聚丙烯的材料設計思路,目前國內外的研究方向及其重點,也可以從上述思路的3方面進行論述擴展。

分子層面的阻燃聚丙烯應用開發

鹵系阻燃聚丙烯的開發是此思路的代表之一,它在受熱分解時會產生鹵化氫,而鹵化氫作為一種活性物質,可以與高分子材料燃燒反應產生活性自由基發生反應。從而降低游離自由基的濃度,進而緩解甚至終止聚丙烯熱分解過程中的鏈式反應,起到阻絕燃燒的目的。雖然這種層次的阻燃效果很好,但是鹵族帶來的二次污染卻大大地限制了鹵族阻燃劑的應用,目前國內外對于鹵族阻燃劑的應用逐漸向協同阻燃方向發展,從而減少鹵族阻燃劑的增加量。并且在嘗試尋找替代物質,延續在分子層面上的阻燃聚丙烯的開發。

物理層面的阻燃聚丙烯應用開發

由于聚丙烯在燃燒熱分解過程會產生大量的熱量,這些熱量會進一步加速聚丙烯的熱分解速率,因此可以通過引入添加劑,吸收聚丙烯熱分解過程中釋放的熱量,從而降低整個復合材料體系的溫度,達到阻隔燃燒的目的。氫氧化物阻燃劑是阻燃聚丙烯在物理層面上設計開發的一種很常見的阻燃劑,從組成及結構上分類主要有氫氧化鋁、氫氧化鎂和層狀雙氫氧化物。這一類阻燃劑的熱穩定性較好,在燃燒過程中不產生有毒氣體,而且有效降低了煙霧的釋放量,在聚丙烯的阻燃過程中起到阻燃、消煙、填充的作用,而且可以與多種物質產生協效阻燃。但是為了獲得更好的阻燃效果,就需要加大氫氧化物的添加量,這樣就會導致制品的加工性能,力學性能被破壞。

研究展望

聚丙烯的無鹵阻燃改性對于聚丙烯的應用范圍的擴展騎著決定性的作用,與傳統的鹵系阻燃相比,雖然阻燃效果有所下降,但是對人們的安全及其環境的友好性成為無鹵阻燃開發應用的一個強有力的支撐。近年來,各種無鹵阻燃劑得到了快速發展,但卻各有不足,在應用上很容易受到限制,隨著人們對材料使用要求的逐漸提高,阻燃聚丙烯的應用開發逐漸從盲目且簡單的配比添加向材料設計方向轉化,根據阻燃聚丙烯的使用要求,對材料進行設計開發,這樣極大的提升了阻燃聚丙烯材料的開發范圍和應用前景。


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