隔音墙板

然后再进行聚合反映

为了进一步提高阻燃效率,别离采用三聚氰胺( MA) 和三聚氰胺磷酸盐( MP) 润色 α-ZrP 制备OZrP,并将其取膨缩型阻燃剂( IFR) 复配阻燃 PP。研究发觉,IFR 取 OZrP 具有优良的协效感化,可无效提高 PP 的热不变性和阻燃机能。其可能的阻燃机理是,OZrP 受热发生的 NH3 能推进层状磷酸盐正在材料概况堆积,从而构成物理樊篱阻隔氧气和热量; 同时磷酸盐取磷酸锆概况的羟基反映构成交联合构,提高了膨缩炭层的强度,从而进一步提高其阻燃结果。

高聚合物普遍使用于建建粉饰、交通运输和电子电器等范畴,然而大部门高聚合物次要由碳、氢元素形成,遇火易燃烧,存正在庞大的平安现患。目前提高聚合物阻燃机能最无效的方式是添加阻燃剂。保守的阻燃剂次要有卤系阻燃剂、无机阻燃剂、磷氮系阻燃剂等。卤系阻燃剂正在燃烧过程中会发生大量有毒无害气体,已被立法禁用;无机阻燃剂添加量较大,会恶化材料的力学机能; 磷氮系阻燃剂遍及存正在取聚合物基体相容性差及热不变性不脚等错误谬误。因而,研究聚合物新型阻燃系统就显得尤为火急和主要。

使炭层愈加致密,当 IFR 和 OZrP 质量分数别离为22. 5% 和2. 5% 时,构成高度晶化的炭层。研究发觉,正在燃烧过程中会催化 PP 成炭,可以或许更好地阻隔氧气和热量的传送,PP 的 LOI 为 37% ,并将其取经无机改性的α-ZrP( OZrP)复配阻燃聚丙烯( PP) 。正在高温下 OZrP 取 APP 反映构成交联收集布局,IFR / OZrP 可无效提高 PP 的热不变性和阻燃机能。UL-94 达到 V-0级。同时,以聚磷酸铵和季戊四醇构成 IFR 系统,进一步提高了材料的阻燃机能。α-ZrP 受热会正在其层间构成大量的活性酸位点!

α-磷酸锆( α-ZrP) 是一类尺寸可控,具有固体酸催化效应的二维层状纳米材料。α-ZrP 层间有大量的 Brφnsted 酸点和 Lewis 酸点,正在高温燃烧时能催化聚合物交联成炭,构成“樊篱”,阻隔可燃气体、氧气和热量的传输,是一类新型高效的纳米阻燃剂,正在聚合物阻燃范畴有着庞大的成长潜力。文中简要概述了通过熔融共混、溶液插层、原位聚合和层层自拆卸法制备聚合物纳米复合材料,综述了近年来 α-ZrP 催化成炭阻燃聚合物的研究进展,并对其正在阻燃范畴的成长标的目的进行了瞻望。

(1) 熔融共混法: 即正在聚合物软化温度以上,将α-ZrP取聚合物插手到挤出机、开炼机或密炼机等进行混炼,使 α-ZrP 正在聚合物基体平分散。该法对影响较小,且易于实现大规模的工业化出产。利用十六烷基苄基二甲基氯化铵对α-ZrP进行插层改性获得无机改性磷酸锆( OZrP) ,再将 OZrP 别离取聚苯乙烯( PS) 和乙烯醋酸乙烯酯共聚物( EVA) 熔融共混,同时插手膨缩型阻燃剂( IFR) 和苯乙烯-马来酸酐共聚物( SMA) ,获得PS/SMA/IFR/OZrP 和 EVA/IFR/OZrP纳米复合材料。采用二甘醇胺对 α-ZrP 进行插层处置,随后将改性 ZrP 取聚烯烃接枝马来酸酐( POE-g-MA) 熔融共混制备了POE-g-MA/ZrP 纳米复合材料。尝试发觉,ZrP 片层正在POE-g-MA 中的XRD特征衍射峰消逝,以剥离形态分离正在聚合物基体中。

研究发觉,当阻燃剂总用量为20.0%,且 ZrP-MCA 取 APP 质量比为1∶3时,阻燃 PP 的 LOI 从纯 PP的18. 0% 提高到了32. 5% ,火焰仅持续 32 s 就发生自熄,而且通过了 UL-94 V-0 级。机理( Fig.8) 研究发觉,ZrP 起首通过 MCA 正在其概况快速成炭,将熔融的膨缩炭层分隔构成无数个微纳尺寸的封锁炭笼。PP的降解产品被困于炭笼之中并被 ZrP 的 Lewis 酸点( Zr⁴⁺ ) 捕获,进一步被其 Brφnsted 酸点( H⁺) 催化发生脱氢、交联和环化等反映,生成热不变的炭物质。同时,ZrP 的片层布局还正在膨缩炭层中阐扬了主要阻隔感化。

α-ZrP 层间具有大量的 Brφnsted 酸点( H+ ) 和Lewis 酸点( Zr⁴⁺ ) ,正在高温过程中会催化聚合物交联成炭,构成致密的层,阻隔氧气和热量的传送,从而阐扬阻燃感化。

层状纳米磷酸锆可分为 α 型和 γ 型 2 种分歧的布局(如Fig.1所示)。α-磷酸锆(α-Zr(HPO4)2·H2O,即 α-ZrP) 的片层由几乎处于统一平面的 Zr 原子和HPO4²⁻桥联而成 。γ-磷酸锆(γ-Zr(PO4)( HPO4 ) ·2H2O,即 γ-ZrP)中2个Zr原子处于互相平行的 2 个平面,两头以 PO4 和 HPO4 桥联。抱负结晶的 α-ZrP 为正六边形布局,〈001〉晶面为氧化锆原子慎密堆积的标的目的,〈110〉、〈001〉晶面则为正六边形晶体侧面的标的目的 。γ-ZrP 层取层之间次要以氢键相连,而α-ZrP层间则以较弱的范德华力毗连,其片层挪动性较着优于γ-ZrP,更利于层间羟基取胺类等物质发生插层反映,增大层间距 ,从而更易于取聚合物构成插层或剥离形态的纳米复合材料。

α-ZrP可否正在聚合物中平均分离对聚合物的机能有着决定性的影响。聚合物/α-ZrP纳米复合材料次要有以下几种制备方式。

( 4) 层层自拆卸法: 层层自拆卸手艺是将 2 种具有彼此感化力的物质通过交替频频浸涂,尔后堆积正在基体概况,该方式能够正在纳米标准范畴内建立有序的纳米布局薄膜。将带有负电荷的磷酸锆取阳离子聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵( PDAC) 、功能化低聚半硅氧烷( POSS) 和氧化铝涂覆的二氧化硅纳米粒子通过层层自拆卸的方式别离建立正在PET织物上。

采用水热法制备了高结晶度的 α-ZrP,随后采器具有受阻胺及碳碳双键布局的硅氧烷插层剂 1,2,2,6,6-五甲基-4-( 乙烯基二乙氧基硅氧基)哌啶(PMVP)对α-ZrP进行插层改性,巧妙地将基猝灭取催化成炭机制无机巧合,制备了具有高效阻燃机能的改性磷酸锆( F-ZrP) ,并将 F-ZrP 添加到加成型液体硅橡胶( ALSR) 中,制备了力学机能和阻燃机能优秀的ALSR材料。研究发觉,F-ZrP的插手能无效提高材料的阻燃机能,仅仅插手 4 phr 的 F-ZrP即可使 ALSR 通过 UL-94 V-0 级测试,极限氧指数( LOI) 值从28. 0% 添加到31. 0% 。其阻燃机理如Fig. 5所示,燃烧时,F-ZrP通过本身片层布局的阻隔感化燃烧所需的氧气和可燃气体,同时催化硅橡胶基体交联构成坚忍的炭层,此中的受阻胺布局所发生的含氮基可以或许捕捉并猝灭燃烧过程中发生的OH·和H·基,燃烧链式反映过程,从而起到高效的阻燃感化。

( 2) 溶液插层法: 溶液插层法是指将聚合物和磷酸锆纳米粒子分离正在溶剂中,聚合物以链形式插入α-ZrP层间。该方式工艺较简单,但有时会用到有毒溶剂,对发生影响。通过溶液插层法制备了 PVA/α-ZrP 纳米复合材料。该尝试通过盐酸三乙醇胺改性α-ZrP 制备ZrP-OH,再将 ZrP-OH 水溶液插手到 5% PVA 溶液中,冷却后倒入模具中天然风干,制得 PVA / α-ZrP 复合膜。

( 3) 原位聚: 原位聚是将 α-ZrP 正在无机单体中平均分离,然后再进行聚合反映,获得聚合物 /α-ZrP 纳米复合材料。该方式操做简单,制备的复合材料机能不变,是一种较为常用的方式。采用原位乳液聚合成了 PPA/AM-ZrP纳米复合乳液,其制备过程如 Fig. 3 所示。起首将丙烯酰胺插层改性后的 α-ZrP( AM-ZrP) 取丙烯酸甲酯( MMA) 、丙烯酸丁酯( BA) 和丙烯酸( AA) 单体插手含有乳化剂和水溶液中充实夹杂分离构成预乳化液,然后再将预乳化液滴加到含有过硫酸钾( KPS) 激发剂的水溶液中,正在必然前提下聚合获得 PPA/AM-ZrP 纳米复合乳液。透射电镜( Fig. 4) 成果显示,ZrP 正在 PPA 基体中具有优良的分离性,平均尺寸小于 100 nm。

聚合物的燃烧是一个十分猛烈的物理化学变化过程,α-ZrP 虽然具有优良的催化成炭和片层阻隔感化,但零丁利用时难以满脚聚合物的阻燃要求。因而常通过将其取其它阻燃剂协同阻燃来提高聚合物的阻燃机能。

α-ZrP做为一类新型二维层状纳米阻燃剂,尺寸可控、具有凸起的固体酸催化成炭效应及气体阻隔感化,可无效提高聚合物的阻燃机能。国表里浩繁学者对 α-ZrP 的制备及使用进行了大量的研究,使其获得快速的成长。但 α-ZrP 阻燃聚合物的研究方兴日盛,正在现实使用中仍有很多问题亟待处理,如分离性仍不抱负、阻燃效率偏低和功能较为单一。因而,对α-ZrP纳米片层进行化学润色,使其取聚合物有更好的相容性,同时付与其更高的阻燃效率取多功能化( 如抗紫外老化、抗静电和复等) ,是聚合物/磷酸锆纳米复合材料的主要成长标的目的。

纳米材料具有优异的量子尺寸效应及概况效应,具有很多其它保守材料所不具备的特殊性质,正在聚合物基体中插手少量的纳米阻燃剂,即可无效提高聚合物的阻燃机能和力学机能。目前研究最多的纳米阻燃剂次要有石墨烯、层状双氢氧化物、层状纳米磷酸锆、蒙脱土和碳纳米管等。此中,层状纳米磷酸锆( ZrP) 因其尺寸可控,层间含有大量的Brφnsted 酸点和 Lewis 酸点,高温燃烧时能够催化聚合物交联成炭,使其正在阻燃聚合物方面有着奇特的劣势。本文将从 ZrP 及其聚合物纳米复合材料的制备,以及 ZrP 催化成炭阻燃聚合物的研究进展进行综述,并对其成长标的目的进行了阐发和瞻望。

为了制备一种对聚烯烃具有优异催化成炭阻燃功能的 IFR,通过设想,合成了一种大成炭剂润色纳米磷酸锆( ZrP-MCA) ,合成线 所示,并将其取聚磷酸铵( APP) 复配构成了新型的膨缩阻燃系统,研究了该系统对 PP 阻燃机能的影响,并切磋了其对 PP 的催化成炭阻燃机理。

采用十六烷基三甲基溴化铵对磷酸锆进行插层改性,制备了OZrP,并将其取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物( ABS) 熔融共混。热沉阐发成果表白,OZrP 的插手无效提高了 ABS 的热不变性。高分辩透射电镜察看发觉 OZrP/ABS 残炭中生成了不变的石墨炭层和碳纳米管。机理研究表白,OZrP 可催化 ABS降解构成大基,同时 OZrP 层间的 Lewis 酸点可捕捉大基,使其沉组构成间的交联。此外,OZrP 的 Hoffman 降解及其复杂盘曲的层状布局有帮于其构成石墨炭层和碳纳米管。从而使 OZrP/ABS 的热不变性和阻燃机能获得显著提高。

来历:李佳欣 ,赖学军 ,叶复兴 ,谢华理 ,李红强 ,曾幸荣 ( 1. 华南理工大学 材料科学取工程学院; 2. 广东省高机能取功能高材料沉点尝试室,广东 广州 510640)前往搜狐,查看更多

采用磷酸盐取氧氯化锆通过共沉淀法合成了一种 ZrP 润色的新型膨缩型阻燃剂 F-ZrP( Fig. 6) ,并用于阻燃聚乳酸( PLA)。F-ZrP 虽然会使PLA 初始分化温度略有下降,但残炭率却大幅提高。添加 20% 的 F-ZrP 可使材料 LOI 达到 29% ,通过 UL-94 V-0 级。其可能机理为,正在燃烧时,层状 F-ZrP 正在材料概况构成物理阻隔层,热量和可燃气体的传输;同时,F-ZrP燃烧时会构成膨缩炭层,取α-ZrP协同阻燃,残炭概况构成紧凑、密实的炭层,使得材料的阻燃机能进一步获得提拔。