防烟剂在聚合物及其掺混物中的应用介绍

飘雪

在聚合物及其掺混物的各种应用中，其潜在的从燃烧的聚合物及混配物中放出烟雾的问题已成为一个重要议题。交通和运输是聚合物应用的两大领域，在这些应用领域中，对聚合物热解所放出烟雾的密度已规定了最大值。测量烟雾密度常用方法是用 WBS SmokeChamber的 ASTM E－662和 SteinerTunnel的E－84。
防烟剂的类型
+ d* \/ z) k: g# Y" }( g铝三水合物、碳酸镁及氢氧化镁是三种功能性填料，依据热分解原理，在热解时，它们将放出水合的水，对碳酸镁来说将放出CO2。通过工业应用，已证明这些填料有效而且成本经济。在不饱和聚酯中，用铝三水合物（ATH）作填料和阻燃剂／防烟剂。ATH的阻燃机理是在400°F 下发生的吸热分解反应，用下述化学方程式说明：
5 m7 `2 @: C  U; \- e/ D  l# _氢氧化镁在617°F 下灼烧损失30％- 33％（重量）的水，并热降解。留有适当的加工裕度，其允许的聚合物熔化温度最高为572°F 。
在减少聚合物释放烟雾方面，单独使用氢氧化镁与铝的三水合物效果相同。然而，当氢氧化镁与铝的三水合物以3：1的比例混合使用时，根据 ASTM E－662测量，可得到最大的烟雾密度降低值。这两种填料一起使用的效果似乎与基体聚合物无关。
# G0 s. u& u0 d碳酸镁的热分解，将释放出 60％（重量）的水合水和CO2。这从445°F 和750°F 处出现的两个TGA双峰可以看到。
7 a& ?* e) P" d" h9 Z+ cCO2大约占25（重量）。碳酸盐的粒度、纯度和密度的可选范围很宽。碳酸镁的粒度影响烟雾的放出。有50的粒度小于1微米的超细级碳酸镁在火焰燃烧和发烟燃烧中，Dm值低于标准值，标准中用2～3微米的中等粒度。在100份硬 PVC中添加 25份超细等级的碳酸镁制的掺混物，火焰燃烧和发烟燃烧的Dm值分别为300和168而标壮等级的Dm值分别为450和180。较细的粒度可改进填料在聚合物中的分散性，用硬脂酸处理过的各种等级的碳酸镁可用来进一步改进掺混性。
6 y: R5 q( ]3 Y! u用碱式碳酸镁替代白垩（CaCO3）可使氯磺化单体（CSm）化合物具有低烟和阻燃性能。定量数据表明，用氢氧化镁（Versama UF）或碱式碳酸镁（ Elastocarb UF）代替白玉，无论在火焰燃烧，还是在发烟燃烧的情况下，均可导致烟雾密度显著降低。进一步地说，使用碱式碳酸镁，可使达到最大烟雾密度的时间增加两倍。
, P& Z1 H* S% Q添加剂
* ~, t/ b3 D( }5 y- a$ ~0 Z/ @4 S( I! v曾对向含有氢氧化镁的聚合物掺混物中加入硼酸锌、氧化锡和铝化合物进行测定。在这些添加剂中最有效的是钻酸盐化合物，特别是银酸镍、三氧化铝和银酸辛酯接（AOM）。
一方面，AOM有助于氢氧化镁降低烟雾的能力；另一方面，该氢氧化物通过清除来自PVC的酸副产物来稳定AOM，因该副产物可降解AOM并引起变色。
碳酸镁是一种较惰性的填料，单独使用时似乎效果最好。氧化锑和氧化锡添加剂的共混使用不会对降低烟雾释放有所改进。将铝三水合物和碳酸镁掺混使用的效果不如铝三水合物和氢氧化镁掺混使用的效果。
文章关键词： 材料 塑料 防烟剂