? 阻燃TPE–阻燃超细粉体的表面处理及分散技术 | 江苏鼎启忠华新材料科技有限公司

 

阻燃剂是一种固体粉末,在添加到聚合物基体中时,以颗粒形式分散在基体连续相中,它的存在会降低材料的力学性能,力学性能的降低程度和粉体的颗粒粒径密切相关,颗粒越细对材料的力学性能影响越小。但当颗粒粒径达到纳米级时,颗粒相互间的团聚的倾向加大,而且在高粘基体聚合物中,更难分散均匀,容易发生团聚,而且让颗粒粒径达到纳米级,其粉碎成本很高,因此,固体阻燃剂颗粒粒径一般都是微米级,平均粒径在几个微米左右,属于超细粉体范畴。

对基体聚合物材料力学性能的影响,除了颗粒粒径外,还与相互间的相容性有关,对于有机磷酸盐类,表面显亲水性,而对于基体聚合物,则显示亲油性,根据相似相容原理,阻燃剂与聚合物基体材料不相容,这会导致材料的力学性能大幅下降,而且阻燃剂粉体会随着时间的推移从材料内部迁移到表面,逐步使得材料丧失阻燃性能,这将带来巨大的火灾隐患。因此,对阻燃超细粉体进行表面处理,改变其表面特性,增加与基体聚合物的相容性,不仅可提高材料的力学性能,也能避免阻燃剂的迁移析出。

通过研究,我们采用有机硅和表面活性剂的复合处理剂,并结合特殊的表面处理工艺,对阻燃体系进行表面处理,改变了阻燃剂的表面特性,把亲水的阻燃剂表面变为亲油性的表面,增加了无卤阻燃剂与基体树脂的相互作用力,解决了力学性能下降及阻燃剂迁移析出问题。同时,由于阻燃剂颗粒表面被表面活性剂所包覆,颗粒间由于电荷排斥作用而降低了团聚的可能,更有利于在高粘聚合物熔体中均匀分散。

图1示出了无卤阻燃剂处理前后表面特性的变化,可以明显看到,未经过处理,由于其表面亲水,再加上其比重大于水,阻燃剂粉体都沉于杯底,而经过表面处理后,其表面特性发生了改变,其表面张力增大,虽然比重比水大,但仍然能浮于水面。

TPE_c1

(a)未表面处理

TPE_c2

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(b)表面处理后

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?图1:阻燃剂表面处理对表面特性的影响

表1对比阻燃剂表面处理前后等量(30wt%)填充于PP基体材料中的力学性能结果。从结果可以看到,结果表面处理后,同等填充量的情况,其力学性能要明显由于未表面处理的情况。

表1:阻燃剂的表面处理对材料力学性能的影响

测试项目 阻燃剂未处理 阻燃剂表面处理
拉伸强度(MPa) 24.2 28.7
断裂伸长率(%) 250 320
冲击强度(KJ/m2) 2.2 2.6

图2示出了阻燃剂的表面处理对阻燃剂的迁移的影响,迁移实验是通过加速过程进行(即把试样置于95℃,95%湿度的恒温恒湿箱中168hr,观察试样表面粉体的情况)。通过图2可以看到,未经过表面处理,阻燃剂粉体会迁移至材料的表面,表面形成一层粉体层,而经过表面处理的情况,试样表面没有任何变化,没有发生迁移析出的现象。

TPE_c3

(a)未表面处理

TPE_c4

(b)表面处理

图2:阻燃剂表面处理对迁移析出的影响

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