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阻燃剂的新型阻燃技术及新的应用领域

阻燃技术的目的就是让非阻燃材料具有阻燃的性能,在一定条件下不容易燃烧或者能够自熄,是一种提供安全保障的材料。未来阻燃剂的发展方向就是阻燃效果好、安全更环保。为此投入了相当大的人力与资源进行阻燃新技术的研发。现如今来说,也相继研发出了几项阻燃新技术。小编接下来要为大家介绍几项环保阻燃剂的新型阻燃技术。
一、表面改性
无机阻燃剂具有较强的极性与亲水性,同非极性聚合物材料相容性差、界面难以形成良好的结合和粘接。为改善其与聚合物间的粘接力和界面亲和性,采用偶联 剂对其进行表面处理是最为有效的方法之一。常用的偶联剂是硅烷和钛酸酯类。如经硅烷处理后的 ATH 阻燃效果好,能有效地提高聚酯的弯曲强度和环氧树脂的拉伸强度;经乙烯 - 硅烷处理的 A TH 可用于提高交联乙烯醋酸乙烯共聚物的阻燃性、耐热性和抗湿性。钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂可以并用,能产生协同效应。经过表面改性处理后的 ATH 表面活性得到了提高,增强了与树脂之间的亲和力,改善了制品的物理机械性能,增加了树脂的加工流动性,降低了 A TH 表面的吸湿率,提高了阻燃制品的各种电气性能,并将阻燃效果由 V21 级提高到 V20 级。
二、超细化
无机阻燃剂具有稳定性高、不易挥发、烟气毒性低、成本低等优点,越来越受到人们的青睐。但其与合成材料的相容性较差,添加量大,使得材料的力学性能和耐热性能都有所降低。因此,对无机阻燃剂进行改性,增强其与合成材料的相容性,降低其用量成为无机阻燃剂的发展趋势之一。目前,氢氧化铝( 3 Al(OH) ) 的超细化、纳米化是主要研究开发方向。 3 Al(OH) 的大量添加会降低材料的机械 性能,而通过对 3 Al(OH) 微细化再行填充,反而会起到刚性粒子增塑、增强的 效果,特别是纳米级材料。由于阻燃作用的发挥是由化学反应所支配的,而等量的阻燃剂其粒径愈小,比表面积就愈大,阻燃效果就愈好。超细化也是从亲和性方面考虑的。正是由于氢氧化铝与聚合物的极性不同,才导致了其阻燃型复合材料物理机械性能下降。而超细纳米化的 3 Al(OH) 增强了界面的相互作用,可均匀 地分散在基体树脂中,更有效地改善了共混料的力学性能。
三、复配协同
在实际生产应用中,单一的阻燃剂总存在这样或那样的缺陷,而且使用单一的阻燃剂很难满足越来越高的要求。阻燃剂的复配技术就是在磷系、卤系、氮系和无机阻燃剂之间,或某类内部进行复合化,寻求最佳的经济和社会效益。阻燃剂复配技术可以综合两种或两种以上阻燃剂的长处,使其性能互补,达到降低阻燃剂的用量,提高材料阻燃性能、加工性能及物理机械性能等目的。
四、交联
交联高聚物的阻燃性能比线型高聚物好得多。在热塑性塑料加工时添加少量交联剂,能使塑料变成部分网状结构,可改善阻燃剂的分散性,有利于塑料燃烧时产生结炭作用,提高阻燃性能,并能增加制品的机械、耐热等性能。
五、微胶囊化
将微胶囊化应用于阻燃剂是近年来发展起来的一项新技术。微胶囊化的实质是把阻燃剂粉碎分散成微粒,用有机物或无机物进行包囊,形成微胶囊阻燃剂,或以表面很大的无机物为载体,将阻燃剂吸附在这些无机物载体的空隙中,形成蜂窝式微胶囊阻燃剂。溴类环保阻燃剂的微胶囊化有以下优点:可改善阻燃剂的稳定性;可改善阻燃剂与树脂的相容性,使材料的物理机械性能降低的现象得以改善;可大大改善阻燃剂的多种性能,扩大其应用范围。
六、纳米阻燃技术
有些纳米材料具有阻止燃烧的功能,将它们作为阻燃剂加入到可燃材料中,利用其特殊的尺寸和结构效应,可以改变可燃材料的燃烧性能,使之成为具有防火性能的材料。利用纳米技术可以改变阻燃机理,提高阻燃性能。由于纳米粒子的颗粒尺寸很小,比表面积很大,它所表现的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特征,为设计和制备高性能、多功能新材料提供了新的思路和途径。
以上六种技术就是最新的阻燃技术研究成果,详细在不久的将来,会有更多先进的技术应用到阻燃剂产品中,为大家提供更加安全的生活环境。
应用领域
一、建材行业
聚碳酸酯板材具有良好的透光性,抗冲击性,耐紫外线辐射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能,使其比建筑业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性能优势。中国建有聚碳酸酯建材中空板生产线20余条,年需用聚碳酸酯7万t左右,到2005年达到14万t。
二、汽车制造业
聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能,而且耐候性好、硬度高,因此适用于生产轿车和轻型卡车的各种零部件,其主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等。根据发达国家数据,聚碳酸酯在电子电气、汽车制造业中使用比例在40%~50%,中国在该领域的使用比例只占10%左右,电子电气和汽车制造业是中国迅速发展的支柱产业,未来这些领域对聚碳酸酯的需求量将是巨大的。预计2005年中国汽车总量达300多万辆,需求量达到3万t,因而聚碳酸酯在这一领域的应用是极有拓展潜力的。
三、医疗器械
由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒,且不发生变黄和物理性能下降,因而被广泛应用于人工肾血液透析设备和其他需要在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中。如生产高压注射器、外科手术面罩、一次性牙科用具、血液分离器等。
四、航空、航天
随着航空、航天技术的迅速发展,对飞机和航天器中各部件的要求不断提高,使得PC在该领域的应用也日趋增加。据统计,仅一架波音型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个,单机耗用聚碳酸酯约2吨。而在宇宙飞船上则采用了数百个不同构型并由玻璃纤维增强的聚碳酸酯部件及宇航员的防护用品等。
五、包装领域
在包装领域出现的新增长点是可重复消毒和使用的各种型号的储水瓶。由于聚碳酸酯制品具有质量轻,抗冲击和透明性好,用热水和腐蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明的优点,一些领域PC瓶已完全取代玻璃瓶。据预测,随着人们对饮用水质量重视程度的不断提高,聚碳酸酯在这方面的用量增长速度将保持在10%以上,预计到2005年将达到6万t。
六、电子电器
由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是优良的绝缘材料。同时,其良好的难燃性和尺寸稳定性,使其在电子电器行业形成了广阔的应用领域。聚碳酸酯树脂主要用于生产各种食品加工机械,电动工具外壳、机体、支架、冰箱冷冻室抽屉和真空吸尘器零件等。而且对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件方面,聚碳酸酯材料也显示出了极高的使用价值。
七、光学透镜
聚碳酸酯以其独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点,在该领域占有极其重要的位置。采用光学级聚碳酸配制作的光学透镜不仅可用于照相机、显微镜、望远镜及光学测试仪器等,还可用于电影投影机透镜、复印机透镜、红外自动调焦投影仪透镜、激光束打印机透镜,以及各种棱镜、多面反射镜等诸多办公设备和家电领域,其应用市场极为广阔。聚碳酸酯在光学透镜方面的另一重要应用领域便是作为儿童眼镜、太阳镜和安全镜和成人眼镜的镜片材料。世界眼镜业聚碳酸酯消费量年均增长率一直保持在20%以上,显示出极大的市场活力。
八、光盘
随着信息产业的倔起,由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为新一代音像信息存储介质,正在以极快的速度迅猛发展。聚碳酸酯以其优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原料。世界光盘制造业所耗聚碳酸酯量已超过聚碳酸酯整体消费量的20%,其年均增长速度超过10%。中国光盘产量增长迅速,据国家新闻出版总署公布的数字,2002年全国共有光盘生产线748条,年耗光学级聚碳酸酯约8万吨,且全部进口。因而聚碳酸酯在光盘制造领域的应用前景是极为广阔的。