納米功能復(fù)合涂料ppt課件(已改無錯(cuò)字)
2023-06-03 01:34:10 本頁面
【正文】 體系內(nèi)同時(shí)含有 酸源、碳源及氣源 的氮磷膨脹型阻燃劑 (Intumescent Flame Retardant， IFR)填充的高聚物受強(qiáng)熱或燃燒時(shí)， 表面生成一層均勻的多孔炭質(zhì)泡沫層 ，能起到隔熱、隔氧、抑煙、防熔滴的作用，且無鹵、低煙、低毒、無腐蝕性氣體產(chǎn)生，具有良好的阻燃和抑煙功能。 IFR不以氧化銻為協(xié)效劑，不含鹵素，含有這種阻燃劑的高聚物在受熱時(shí)，在聚合物表面能生成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙、防止熔滴產(chǎn)生的作用。IFR主要由三部分組成， 酸源、氣源、碳源 。酸源，即脫水劑或炭化促進(jìn)劑，通常為無機(jī)酸或受熱時(shí)能生成無機(jī)酸的鹽，能夠促進(jìn)炭化物的形成，無機(jī)酸要求沸點(diǎn)高，且氧化性不太強(qiáng)。常見酸源類型有磷酸、硫酸、硼酸、硼酸鹽、磷酸胺鹽、磷酸酯等。氣源，即發(fā)泡源，能產(chǎn)生惰性氣體，為銨類和酰胺類物質(zhì)，常見類型有三聚氰胺、脲醛樹脂等。碳源，即成炭劑，形成泡沫炭化層，主要是含碳量高的多羥基化合物，常見類型有淀粉、糊精、酚醛樹脂、新戊二醇、丙三醇等。各組分的選擇原則為： (1)酸源：酸源必須能夠使含碳多元醇脫水。酸源必須在較低的溫度釋放酸，尤其應(yīng)低于多元醇的分解溫度； (2)碳源：碳源的有效性與碳含量及活性羥基的數(shù)量有關(guān)。碳源應(yīng)在其本身或材料分解前的較低溫度下與催化劑反應(yīng)； (3)氣源：發(fā)泡劑應(yīng)在 IFR體系熔化后、固化前的溫度發(fā)生分解，并釋放出大量氣體 。 阻燃機(jī)理 1. 氣相阻燃 ；磷一氮一碳體系的胺類化合物受熱可分解產(chǎn)生氨氣、水蒸氣、氮氧化合物，前兩種氣體可稀釋火焰區(qū)的氧濃度，后者可使燃燒賴以進(jìn)行的自由基淬滅而使鏈反應(yīng)終止。同時(shí)自由基也可能與組成泡沫體的微粒碰撞，相互反應(yīng)生成穩(wěn)定的分子，致使鏈反應(yīng)中斷。 2. 凝聚相阻燃 ；這是 IFR的主要阻燃作用，其機(jī)理為：在較低的溫度下 (150℃ 左右，具體溫度取決于酸源和其它組分的性質(zhì) )，由酸源釋放出能酯化多元醇和可作為脫水劑的無機(jī)酸，在溫度高于釋放酸的溫度下，無機(jī)酸與多元醇發(fā)生酯化反應(yīng)，催化劑為體系中的胺，其加速酯化反應(yīng)。此時(shí)，體系在酯化前或酯化過程中熔化。且體系中生成的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體如： NO和 NH， (吸熱，降低材料表面的溫度，并且隔絕氧的進(jìn)入 )，使熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。同時(shí)多元醇和酯脫水成炭，體系進(jìn)一步發(fā)泡，反應(yīng)接近完成時(shí)， 體系膠化和固化，形成多孔泡沫炭層 。為了發(fā)泡，各步反應(yīng)必須幾乎同時(shí)發(fā)生，但又必須按嚴(yán)格的順序進(jìn)行。 IFR優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)在于聚合物表面能 生成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，可以起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并能防止熔滴的產(chǎn)生 。 而缺點(diǎn)在于： 1. 與聚合物相容性差 ，可能會(huì)導(dǎo)致被阻燃基質(zhì)的物理力學(xué)性能、電性能和絕緣性能的下降，以及外觀的改變。 2. 吸濕性大。 改性 IFR IFR的吸潮問題和分散性差一直困擾著人們。常需對(duì) IFR進(jìn)行改性處理，目前采用的改性處理方法有表面改性、微膠囊改性。 微膠囊改性 微膠囊化是指用涂層薄膜或殼材料均質(zhì)敷涂微小的固體顆粒、液滴或氣泡。含固體顆粒的微膠囊的形狀基本與囊內(nèi)固體相同，而含液體或氣體的微膠囊形狀一般為球形 微膠囊改性 對(duì)填料型阻燃劑來說，其實(shí)質(zhì)是在微粒表面上覆蓋一層均質(zhì)且具有一定厚度的薄膜，以此增加填料分散而提高阻燃效能的表面改性方法。采用微膠囊化技術(shù)對(duì)膨脹型阻燃劑進(jìn)行包裹改性，可以改善膨脹型阻燃劑吸潮性，防止有效的阻燃成分在阻燃系統(tǒng)內(nèi)的遷移，進(jìn)一步改進(jìn)膨脹型阻燃劑與基體的相容性，從而達(dá)到提高阻燃材料性能的目的。 材料的優(yōu)缺點(diǎn) 高分子材料欲阻燃，需施加阻燃劑，阻燃劑按屬性可分為有機(jī)阻燃劑和無機(jī)阻燃劑，無機(jī)阻燃劑具有低煙、低毒、無鹵、穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉等優(yōu)勢，但存在著添加量大、與材料的相容性差、降低材料性能等缺點(diǎn)，受到一定程度的限制。有機(jī)鹵系阻燃劑雖與材料相容性好、添加量小、性價(jià)比高、對(duì)材料的性能影響小，但是燃燒時(shí)發(fā)煙量大、產(chǎn)生鹵化氫等大量的有毒氣體，對(duì)人類自身及其環(huán)境產(chǎn)生危害。 展望 隨著高分子材料阻燃處理技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)阻燃劑的綜合性能指標(biāo)的要求也越高，高效、相容性好、熱穩(wěn)定性高是未來阻燃劑的發(fā)展方向，未來的 [FR應(yīng)在下述五個(gè)方面改進(jìn)： (1)熱穩(wěn)定性高 ，滿足聚合物高溫加工成型的需要。APP和 PER的熱穩(wěn)定性不高，特別是國產(chǎn) APP有較強(qiáng)的吸濕性，因組分中多含小分子化合物，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性不好，不適用于加工溫度高的工程塑料。 (2)阻燃劑表面處理 。用偶聯(lián)劑處理 IFR以增加與聚合物的相容性，提高 IFR在基體的分散性，同時(shí)獲得良好的阻燃性能和力學(xué)性能。常用的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸偶聯(lián)劑等。另外，用微膠囊技術(shù)處理對(duì) IFR進(jìn)行包裹改性，可提高 IFR的防潮 性，改進(jìn) IFR與基體的相容性，從而達(dá)到提高阻燃材料性能的目的。 (3)微細(xì)化處理 。較大的 IFR顆粒會(huì)損害材料的物理力學(xué)性能，對(duì) IFR微細(xì)化，甚至納米化，既可增大 IFR與材料的接觸面積以提高相容性，又可降低 IFR的用量。 (4)協(xié)同效應(yīng) 。 IFR添加量相對(duì)較大，阻燃效率不高，在一定程度上，限制了其廣泛應(yīng)用。如研究發(fā)現(xiàn) IFR阻燃的聚烯烴，當(dāng)用量為 20％～ 30％時(shí)，LOI才達(dá)到 30％以上。因此，篩選適當(dāng)?shù)膮f(xié)效劑，增加 IFR的阻燃效率，才可以降低阻燃材料的成本，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。
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