高分子材料助剂综述.ppt

6.8 阻燃剂 一.概述 随着合成材料工业的发展，大量合成树脂用于建筑、交通、电器、航空、日用生活品等领域以后，由于有机树脂类化合物是可燃的，因而人们逐渐对材料的阻燃问题提出了越来越迫切的要求。采用阻燃剂的目的是使可燃性材料称为难燃性。 1、 阻燃剂的发展史 早在公元前83年，Claudius年鉴记载．在希腊港Pracus的围攻中所使用的本质碉堡用矾溶液(铁和铝的硫酸复盐)处理,目的是防燃，这是阻燃技术在实践中的首次使用。 1735年，Wyld发表了一篇英国专利，用明矾、硼砂、硫酸亚铁混合物使纤维纺织品和纸浆等阻燃，这是关于阻燃剂的第一篇专利。 1820年，盖—吕萨克受法国国王路易十八的委托，为保护巴黎剧院幕布而研制阻燃剂，他发现磷酸铵、氯化铵、硼砂等无机化合物对纤维的阻燃非常有效，他还发现上述某些化合物的混合体系可提高阻燃性，他是最早对织物阻燃进行系统研究的科学家。 2、阻燃剂的概念 能够增加材料耐燃性的物质叫阻燃剂，是提高可燃性材料难燃性的一类助剂。 3. 阻燃剂的分类 （1）按化合物的种类分类 阻 燃 剂 有 机 阻 燃 剂 无 机 阻 燃 剂 磷 系 磷+ 氮系 磷+ 卤素系 氮 系 卤 素 系 其 它 硼化合物 三氧化二锑 氢氧化铝 其它 纤维增强剂品种：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、硅碳纤维、聚对苯撑对苯二甲酰胺纤维（凯芙拉）、晶须（其主要材料是氧化铝、碳化硅、氮化硅等）。 粉状增强剂品种：二氧化硅、炭黑、金属粉、石棉、云母、玻璃、木屑、硅藻土、碳酸钙、滑石粉等。 偶联剂——其结构特点是分子中含一个亲无机物的基团（与无机材料反应）和一个亲有机物的基团（与有机材料反应）。它广泛用于复合材料和粘材料中。 常用的偶联剂：硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。 硅烷偶联剂是由美国联合碳化物公司开发的，主要用于玻璃纤维增强塑料。硅烷偶联剂9分子结构式一般为：Y—R—Si(OR)3，(式中Y一有机官能基．SiOR一硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体—硅烷偶联剂—无机基体的结合层。典型的硅烷偶联剂有WD—20(或A151)(乙烯基三乙基硅烷)、A17l(乙烯基三甲氧基硅烷)、A172(乙烯基三(β—甲氧乙氧基)硅烷”等。 铁酸酯偶联剂在热塑性塑料、热固性塑料及橡胶等填料体系中都具有较好的偶联效果。 铁酸酯偶联剂按其结构大致可分为四类：单烷氧墓型、单烷氧基焦磷酸酯型、螯合型和配位体型。 单烷氧基型偶联剂的结构通式为：RO—Ti(OX—R—Y)3。代表性品种为三异硬脂酰基钛酸异丙酯(TTS)，适用于碳酸钙填料。 单烷基焦磷酸酯型偶联剂的结构通式为: 代表品种有异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯(LR-38S) 螯合型偶联剂的结构通式为： 代表品种是二(二辛基焦磷酰基)含氧乙酰酯钛(KR-138S)。 配位型结构通式为： 代表品种有四异丙基二(亚磷酸二月桂酯)钛酸酯。 钛酸酯处理填料的方法：1）现场即时掺混法（也称干法），特点是方法简单，成本低廉；2）预处理法，又分为溶剂浆液处理法和水相浆料处理法。 两类偶联剂比较：硅偶联剂对含硅元素的填料有效，适应填料面相对较窄，可增加复合材料的强度和刚性；钛酸酯偶联剂对不含硅的填料较适用，它对于树脂和无机填料的适用范围较广，其作用不仅使复合材料的强度提高，还能赋予一定程度的挠屈性。 6.6 高聚物交联及交联剂 将线型高分子转变成体型(三维网状结构)高分子的过程称为“交联”或“硫化”， 凡能使高分子化合物引起交联的物质就称为交联剂(也称硫化剂)。除某些热塑性橡胶外，天然橡胶与各种合成橡胶几乎都需要进行“硫化”。某些塑料，特别是某些不饱和树脂，也需要进行交联。 交联的作用：提高模量、抗张强度等机械物理性能，以及耐温性和耐候性等。1）橡胶制品通过交联获得宝贵的高弹性；2）热塑性塑料通过交联获得足够高的玻璃化温度和稳定性；3）涂料经交联才能成牢固的涂膜，从而具有耐高温、防腐蚀和绝缘性能；4）胶粘剂和密封胶只有交联才有足够的内聚力，产生足够的强度；5）纤维制品防皱加工、耐久压烫、防缩及定型整理等也离不开交联反应 7类交联体系 硫磺/硫化促进剂体系 有机过氧化物 空气（氧） 含官能团的有机化合物 有机金属盐与有机金属化合物 金属氧化物 硅烷化合物 Ⅰ、硫磺/硫化促进剂体系 硫磺是橡胶硫化（交联）最主要的交联剂。 在橡胶硫化时，可以加快硫化速度、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量以及改善硫化胶的物理机械性能的助剂称为硫化促进剂，简称硫化剂。早期使用的硫化促进剂为无机化合物(如氧化锌、氧化镁等)