無機阻燃劑與高聚物材料結合時，由于兩種物質分子的極性存在差異；所以它們之間的親和力和相容性差，導致材料的外觀和機械力學性能變差。如果填料尺度為納米級，就會有較大的表面積，從而更易團聚；所以必須對納米顆粒進行表面處理。無論對于納米級還是微米級無機阻燃劑顆粒，經(jīng)過表面處理后，都能夠減少微粒的團聚，改善粒子在高聚物材料中的分散性，提高阻燃效率，減少阻燃劑的使用量，減少阻燃劑生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵。
1.表面活性劑法
表面活性劑分子中親水基團定向吸附在無機顏、填料表面形成單分子吸附層，這是一種物理吸附現(xiàn)象，從而提高顏、填料在基料中的分散性和潤濕性。納米無機顆粒具有許多懸空鍵或不飽和鍵，表面活性高；因而用此方法效果會更為明顯。
2.偶聯(lián)劑法
偶聯(lián)劑是一種雙官能團化合物。它的一種基團可與無機物表面的極性基團如-OH通過化學鍵相結合；另一種基團能與有機聚合物相互作用，從而增進了無機填料與聚合物之間的結合力，改善無機填料的分散性和潤濕性。它與無機物的復合有整體摻合法和預處理法。預處理法又分為干法和濕法。其中濕法處理是將硅烷或鈦酸酯偶聯(lián)劑溶解在適量的甲苯、二甲苯等烴類溶劑中，然后將阻燃劑加入后攪拌升溫至較高溫度，在此溫度攪拌至少0.5 h；然后取出抽濾、干燥、研磨得產(chǎn)品。
3.聚合物法
通過化學反應將高分子鏈接到無機納米微粒表面上的方法，可充分發(fā)揮無機納米粒子與高分子各自的優(yōu)點，大大提高其在有機溶劑和高聚物中的分散性。經(jīng)這種方法處理的無機添加劑加入到高分子材料中效果明顯。
上述表面處理方法可以直接在納米顆粒制備過程中使用，如在綱米粒子的生成過程中直接用表面活性劑、脂肪酸等實現(xiàn)包覆修飾。也可將納米粒子制成母料。
膨脹型阻燃劑IFR是針對PP、PA、EVA發(fā)泡等特點專門研發(fā)的一種新型阻燃劑，它主要為磷氮復合系，具有添加量少，阻燃效果好的特點，有效的避免了影響產(chǎn)品機械物理性能，適應了現(xiàn)在市場上所追求的無鹵環(huán)保理念。本章就來介紹一下IFR的阻燃機理。
一、膨脹型阻燃劑的阻燃機理
IFR包括三部分，即碳源、酸源和發(fā)泡劑；它們是通過下述相互作用而形成炭層的：1、在較低溫度150攝氏度左右，由酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸；2、在稍高的溫度下，酸與碳源進行酯化反應，而體系中的胺基則作為酯化反應的催化劑，加速反應；3、體系在酯化反應前和中期熔化；4、反應過程中產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于融融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。于此同時，多元醇和酯脫水碳化形成無機物及碳殘余物，且體系進一步發(fā)泡；5、反應接近完成時，體系膠化和固化，最后形成多孔泡沫炭層。
膨脹型阻燃劑主要是通過凝聚相阻燃發(fā)揮作用的，是指在凝聚相中延緩或中斷燃燒的阻燃作用，最重要的是它的成炭原理。其阻燃的主要原因就是在高溫作用下能在被阻燃材料表面形成很厚的膨脹炭層，眾所周知，炭層具有很高的阻燃性。例如，聚乙烯醇及環(huán)氧樹脂在空氣中于500攝氏度下燃燒時，它們幾乎完全分解，但是，加入IFR后，形成的抗熱炭層很好的抑制燃燒，使環(huán)氧樹脂的氧指數(shù)提高至30。
二、膨脹型阻燃劑之間的協(xié)效作用
在IFR三組分中，酸源是最主要的，它在三組分中的比例也最大，而且由于阻燃元素含于酸源中，所以酸源成為真正意義上的阻燃劑，其他碳源和發(fā)泡劑都是協(xié)效劑。單一酸源的阻燃效率不高，所以必須加入?yún)f(xié)效劑。
三、炭層的阻燃作用
IFR形成的炭層是一個多相系統(tǒng)，它含有固體和液體，也有材料降解時產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物，為了保護下層材料，炭層必須覆蓋材料全部表面，且應有足夠的強度。
炭層通常還有氮、氧、磷和其他元素。炭層阻燃性質主要體現(xiàn)下述幾個方面：1、碳化層使熱難于穿透凝聚相；2、碳化層可以阻止氧氣進入燃燒區(qū)域；3、炭層可以阻止降解生成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物溢出材料表面。
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