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硼酸鋅與氫氧化物的協同反應探討

時間:2014-01-18 11:36:07 點擊:
金屬氫氧化物阻燃劑是無鹵化阻燃劑中的主要品種之一,也是國際上阻燃劑中用量最大的一種,占到阻燃劑使用總量的4O%左右,其主要包括氫氧化鋁和氫氧化鎂 兩大類 。單用氫氧化物作阻燃劑,在填充過多后會對材料的阻燃性能和物理性能產生很大的影響,目前主要是通過對顆粒進行表面改性、細化來強化阻燃效果和采取大分子 鍵合來改善填充后聚合物的機械性能。若用硼酸鋅部分取代水合氧化物,由于硼酸鋅的炭促進作用和玻璃化作用,以及硼酸鋅與氫氧化物協同作用,它能較大幅度地 降低材料發煙性。而加入ZnBO3后不僅可以減少氫氧化物用量,還可使材料的性能得以改善,力學性能損失較小 。將硼酸鋅與水合氧化鋁(ATH)用于EVA(醋酸乙烯一乙烯共聚物)阻燃體系中時,硼酸鋅作為礦化劑與氧化鋁形成多孔的、硬質絕緣玻璃層;同時在較高的 溫度下釋放出結合水起冷卻、吸熱作用,EVA氧化裂解放熱量下降了1277.04J/g。在氣相中與鹵化物作用生成氣態三鹵化硼,三鹵化硼在火焰中生成鹵 化氫,從而阻止高性自由基問的鏈鎖反應,抑制氣相燃燒反應另外,鹵化硼、氣態鹵化鋅能稀釋可燃氣體的濃度,在一定程度上降低了燃燒速率,從而實現了阻燃過 程。Shen K K等l2。]將硼酸鋅與Al(OH)3或Mg(OH)2混合物,填充到EVA中,證明了硼酸鋅具有協同效應。在此之后,Serge Bourbigot等 研究了硼酸鋅在無鹵的EVA中阻燃作用,并分別用限氧指數、UL--94、錐形量熱儀對不同的阻燃系統進行了測試,并提出了相應的阻燃機理。機理認為:氫 氧化鋁受熱分解生成Alz0s保護膜,既阻擋了氧氣的進入,又防止了可燃性氣體的逸出,延緩了聚合物EVA的點燃時間,限制了聚合物的降解。Fabien Carpentier等 也證明了氫氧化鎂與硼酸鋅復合的阻燃劑在EVA表面形成了玻璃層,減慢了聚合物的降解。另趙偉等 0]分別對未加入硼酸鋅的無鹵阻燃聚乙烯和加入硼酸鋅的無鹵阻燃聚乙烯進行了物理性能、燃燒性能測試,測試結果表明:沒有加入硼酸鋅時需要添加大量的氫氧 化鎂和氫氧化鋁復配體系才會有阻燃效果,同時隨添加量的增加,聚乙烯的物理性能和加工性能下降;而在加入硼酸鋅后,有限氧燃燒時間減少,點燃時間增加,有 著很好的抑煙性能,說明硼酸鋅同Mg(OH)z、AI(OH)。有著良好的協同作用,同時硼酸鋅的加入對材料的拉伸性能影響較小。

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