PVC是五大通用树脂之一,其
塑料加工制品已广泛用于传统运载工具,大量应用于电线、电缆,还有化学建材及其他领域。PVC属于难燃性材料,但由于在加工过程中需要加入增塑剂,加大了火灾对人们生命财产的危害,因此PVC的阻燃抑烟成了人们研究的重要问题。
低熔点的硫酸盐也是优良的具有阻燃与消烟性的阻燃消烟剂,当其添加量达40份时,烟密度下降45%。低熔点的硫酸盐对PVC力学性能的影响比其他填料小。在适当温度下熔融时,能有效的保护PVC降解过程中形成的残炭,从而提高剩炭率,提高阻燃与消烟性能。当PVC中含有40份低熔点硫酸盐时,SDR值减少到45%。使用无机填料对有机物进行填充改性。通常都因相容性问题而使体系的力学性能下降。因此对无机物进行表面处理以增加两者的相容性。
锡酸锌是热稳定性好、无毒、对呼吸系统及皮肤无刺激的阻燃剂,耐热温度可达600℃。通过残炭量测试和热重分析其机理,锡酸锌之所以能成为软质PVC有效的阻燃剂,是因为它能对燃烧过程中的凝聚相和气相起作用,并且主要是因为其在凝聚相中作为Lewis酸起作用。
有机阻燃抑烟剂的特征之一是有机物与PVC的相容性好。Kc是一种综合性能优良的新型抑烟剂,其基团的存在使其具有不同于普通金属氧化物的独特性能。SK合成金属基的有机复合物用作PVC的阻燃抑烟剂。MBO具有优良的抑烟效果,LOI较大,尤其当PVC中加入磷酸酯类增塑剂时,能有效降低PVC电缆的燃烧性,生烟量很少,同时阻燃剂不会向材料表面渗出。开发PVC的阻燃性增塑剂也是一个有效的途径,乙烯基共聚树脂作为高分子质量的增塑剂,减少了材料的生烟量,提高了强度和低温柔性。这些优点克服了阻燃添加剂使PVC在强度和柔性方面的损失以及液体添加剂使PVC发烟量增加的缺陷,因此ECR改性剂在低烟PVC中也充当了重要角色。
三者结合使用时,具有更优良的阻燃抑烟效果,同时材料的力学性能也得到较好的保留。铁化物和锑化物在ABS/PVC共混物中可以增大共混物的阻燃能力。同时发现两种金属氧化物在减少高分子燃烧时的发烟量方面有协同作用,在共混物燃烧过程中,对增加烧焦物的形成有促进作用。
其他系的一些金属化合物也可作为PVC的阻燃抑烟剂使用,我们倾向于多种阻燃剂的复配使用,包括无机化合物之间的复配以及无机化合物和磷酸酯等有机化合物的复配使用。MoO3阻燃机理是在燃烧过程中与PVC形成残炭,覆盖在聚合物表面,达到阻燃抑烟的效果;含磷的增塑剂在受热时分解成磷酸,磷酸受热又生成聚偏磷酸。而聚偏磷酸有很强的脱水性,能在聚合物表面形成一层致密的碳化膜。
PVC阻燃抑烟技术的研究已经40年,各种阻燃剂对PVC的作用及阻燃机理的研究也有大量文献报道,近年来,阻燃抑烟及表征分析技术又有了新的发展。金属氧化物和氢氧化物仍然是主要的PVC阻燃抑烟剂,几种金属氧化物和氢氧化物复配使用及其与其他类的阻燃剂的复配使用得到了较多的研究。铝和镁的氧化物和氢氧化物是常用的阻燃剂。
经偶联剂处理过的阻燃剂,由于增强了与基体的界面结合力,力学性能能到改善,阻燃抑烟性能也有所提高。PVC抑烟剂和阻燃剂的开发正朝高效、价廉、
塑料加工稳定的方向发展。阻燃抑烟剂的颗粒粒径越小,阻燃和抑烟的效果越好,因此纳米级阻燃抑烟剂的开发成为新的研究方向。
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