为了抑制共混物粘度增大,提高水合物的脱水温度,改善阻燃剂材料的机械强度和降低吸水性,必须采取微粉化、高纯化、表面改性化等措施。
1微粉化
氢氧化铝是典型的极性无机材料,与有机聚合物特别是非极性聚烯烃的亲和性差,界面结合力小,导致以其为阻燃剂的复合材料的加工工艺性和物理机械性能下降。超细粒度的氢氧化铝,由于增强了界面的相互作用,可以更均匀地分散在基体树脂中,从而能更有效地改善共混料的力学性能。
2高纯化
高纯化是指去除氢氧化铝中的杂质, 使其中的氧化钠质量分数低于0.2%。日本轻金属(株)推出的高纯度氢氧化铝品级,其氢氧化铝含量大于99.9%。美国Alcoa公司开发的氢氧化铝新品种中也有低碱含量氢氧化铝,其总氧化钠含量仅为常规产品的1/10,作为阻燃绝缘材料(例如阻燃电线电缆护套)很有发展前途。 Solem公司的新品种耐热性氢氧化铝,其氧化钠含量低,超微细化,比表面积大, 电气性能优异,可在290℃下使用。
3表面活性化
采用具有两性结构的硅烷类或钛酸酯类偶联剂对氢氧化铝进行处理,使其表面有机化,只要方法得当,就可以改善阻燃填充剂氢氧化铝与基体聚合物之间的亲和性,提高材料的加工性能和力学性能,因为界面的粘合状态对于材料的物理机械性能有着重要的影响。由于分散性更好,体系粘度减小,可以高填充,降低制品成本;由于吸水性降低,使电气性能更优良。
3.1硅烷偶联处理
作为在物质表面改性中应用最广、发展最快的一种专门技术,硅烷偶联处理成效卓著。氧氧化铝经硅烷偶联剂A-174(γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷)处理后,加到聚酯树脂中,大大地降低粘度,提高材料的抗弯强度。
3.2钛酸酯偶联处理
钛酸酯偶联剂有单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯基型、螯合型和配位体型之分。其中的单烷氧基型特别适用于氢氧化铝体系。应用较广的是三异硬脂酰基钛酸异丙酯。
红磷是一种阻燃性能优良的无机阻燃剂,阻燃效率高,与其他阻燃剂相比, 达到相同的阻燃级别所需添加量少, 因而对材料力学性能影响小。其阻燃机理是红磷受热分解, 形成极强脱水性的偏磷酸, 从而使燃烧的聚合物表面炭化, 炭化层一方面可以减少可燃气体的放出, 另一方面还有吸热作用。另外, 红磷与氧形成的 PO·自由基进入气相后,可捕捉大量的 H·、HO·自由基。但红磷本身可燃且吸湿性很强,单独使用效果不理想, 限制了其在聚合物中的添加量, 然而它却是很好的阻燃增效剂。
科研人员以聚丙烯( PP) 为基体,氢氧化镁和红磷为复合阻燃剂,通过熔融共混的方法,制备了无卤阻燃 PP 复合材料,结果表明,氢氧化镁与红磷复配可以减少氢氧化镁的用量,降低其对材料力学性能的影响;对其阻燃性能的研究表明氢氧化镁和红磷二者间存在着明显的协同阻燃效应。