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ABS樹脂阻燃技術(shù)的潛力研究方向

   2011-05-13 石油石油

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  當(dāng)前,對ABS阻燃而言,鹵素阻燃劑仍占主導(dǎo)地位,此類阻燃劑存在發(fā)煙量大,燃燒時釋放出鹵化氫氣體,進(jìn)而吸水形成具有強(qiáng)腐蝕性的氫鹵酸而造成二次公害。所以目前ABS阻燃正趨向于無鹵化,對無鹵阻燃劑的研究成為世界各國的熱點(diǎn)之一,無鹵化已成為阻燃劑開發(fā)、應(yīng)用的主要趨勢。近年來對新型阻燃、消煙劑的研究正悄然興起,其中有機(jī)硅粉和納米粘土(n-MMT)就屬于這類物質(zhì)。有機(jī)硅粉自身的熱釋放速率很低,且受外部熱流的影響很小,它們以極低的含量(一般2%以下)填充在聚合物中就可以顯著降低聚合物的熱釋放速率,并且燃燒時不產(chǎn)生煙霧。納米粘土(n-MMT)具有優(yōu)良的阻燃效果,是因?yàn)橐环矫婕{米粘土的片層結(jié)構(gòu)本身具有優(yōu)異的阻燃和阻隔性能,另一方面由于聚合物分子鏈通過插層的方法進(jìn)入到粘土的片層間,分子鏈的運(yùn)動受到粘土片層的限制,起到保護(hù)的作用,因此可以提高材料的阻燃和耐熱性能。

采用插層法制備的聚合物/粘土納米復(fù)合材料因表現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能已引起了人們的極大的興趣。插層復(fù)合法是制備高性能聚合物基納米復(fù)合材料的一種重要方法,也是當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn).它是將單體或聚合物插入到粘土片層間,破壞粘土的片層結(jié)構(gòu),使其以厚度為1nm左右的片層分散于聚合物中,形成聚合物納米復(fù)合材料。聚合物與粘土達(dá)到分子水平的復(fù)合,大大增加了聚合物與蒙脫土的界面相互作用,從而使復(fù)合材料具有卓越的力學(xué)性能及阻燃性能。聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料具有特殊的阻燃性能。1997年Jeffery等人利用錐形量熱計(ASTME1354,ISO5660以及BS47615標(biāo)準(zhǔn))對尼龍6/粘土納米復(fù)合材料的阻燃性能進(jìn)行了對比研究,結(jié)果表明,尼龍6/蒙脫土納米復(fù)合材料具有特殊阻燃性能。對無機(jī)添加型阻燃劑如Al(OH)3和Mg(OH)2而言,其阻燃作用主要表現(xiàn)在對燃燒的隔絕、冷卻和稀釋效應(yīng)。粘土作為一種耐火的層狀硅酸鹽,通過插層以納米尺度均勻分散在聚合物中,具有高熱穩(wěn)定性的蒙脫土片層在二維方向的阻隔作用將對聚合物的降解燃燒產(chǎn)生重大影響。

ABS/粘土納米復(fù)合材料的研究報道很少,Lee等采用乳液法合成ABS/粘土納米復(fù)合材料,熱分解起始溫度比純ABS提高40~50℃。Sam等運(yùn)用熔融插層法制備出ABS/粘土納米復(fù)合材料。ShaofengWang等對粘土進(jìn)行有機(jī)化改性,制得有機(jī)粘土,再通過熔融插層的方法成功制備出ABS/有機(jī)粘土納米復(fù)合材料,當(dāng)粘土含量在5%時,可使材料的氧指數(shù)提高0﹒5,優(yōu)于普通的復(fù)合材料,熱失重分析表明,ABS失重存在兩個階段,第一階段約從250~500℃,第二階段約從500~600℃,第一階段主要是ABS主鏈上丁二烯、苯乙烯、丙烯鏈段依次熱解、斷裂為小分子的過程,失重量約80%,決定著ABS的熱穩(wěn)定性。插層型ABS/粘土在熱降解第一階段形成碳-硅酸鹽的交替排列的多層納米結(jié)構(gòu),并且在600℃時依然穩(wěn)定。XRD和TEM清楚表明,經(jīng)過600℃處理后,以剝離-插層共混形式分布在ABS中的有機(jī)粘土自動進(jìn)行結(jié)構(gòu)重排,變?yōu)槊芗€(wěn)定的多層結(jié)構(gòu),多碳層具有增強(qiáng)作用,促使材料的表面形成堅固的碳層,這正是ABS/粘土納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性高于純ABS的原因。目前僅僅通過粘土與ABS形成納米復(fù)合材料而達(dá)到阻燃的效果并不十分理想,有時還需要選擇合適的傳統(tǒng)阻燃劑添加到ABS中,比較常用的是磷系、氮系及無機(jī)的Mg(OH)2。但納米阻燃復(fù)合材料將是一個極具發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较颉?
 
 
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