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阻燃母粒的制备方法
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阻燃母粒的制备方法

由于各种树脂的特性各异,不同树脂所选用的阻燃剂及阻燃机理也各不相同,因此,阻燃母粒难以像色母粒一样达到通用级别。阻燃母粒的制备必须根据制品树脂的特性,来选择相应的阻燃剂、载体及加工助剂等。首先应选定合适的阻燃剂,而载体、加工助剂的选择均要与所选的阻燃剂相匹配。


1.阻燃剂的选择 燃烧过程是可燃物与氧化剂之间的一种快速氧化反应,当可燃物浓度及其温度足够高时,即可引起燃烧。聚合物的燃烧可以分为热降解和燃烧两个过程,涉及传热过程、凝聚相的热降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成链式燃烧反应等一系列环节。因此提高阻燃性能的关键在于抑制降解及氧化、减少可燃物的生成、阻断热量的传递,如通过汽化带走热量、冷却降低凝聚相温度等方法来提高材料的阻燃性能。 常见的阻燃途径有结构型阻燃和添加型阻燃。结构型阻燃的处理方法是通过对聚合物的结构进行改性,使阻燃元素以化学键的形式结合到分子链中,以提高材料的炭化倾向而降低其可燃性,达到防火阻燃要求。而添加型阻燃则是加入阻燃剂,以改变聚合物的热降解模式,减少聚合物热裂解所生成的可燃性产物;采用外部阻燃涂层,以从聚合物表面隔绝氧气;采用内部屏障以阻止可燃气体逸出;释出惰性气体,以冲稀聚合物热裂解所产生的可燃物,并分散了火焰前沿的热量。添加型阻燃剂其成分一般可分为有机添加型阻燃剂和无机添加型阻燃剂。


常见的有机添加型阻燃剂有卤素阻燃剂、有机磷、氮、硅阻燃剂等。使用有机小分子阻燃剂的优点是添加量少,阻燃效果明显,但成本较高,且含卤阻燃剂一般都有毒性。常用的无机添加型阻燃剂有金属氢氧化物、硼酸盐、有机硅氧化物、红磷阻燃剂、三氧化钼、三氧化二锑(Sb2O3)、硫酸铵、高岭土阻燃微粉、膨胀型阻燃剂等。无机阻燃剂一般添加量较大,对制品性能影响严重。 根据阻燃机理,阻燃剂的热分解温度应高于塑料的成型加工温度,但不宜过高。如果阻燃剂分解温度过低,则在塑料成型加工过程中容易分解,影响其阻燃效果。而如果阻燃剂分解温度过高,则在塑料燃烧过程中阻燃剂仍未分解,有效阻燃因子难以得到释放,起不到阻燃效果。同时,阻燃剂的纯度与粒径大小也影响着阻燃剂的阻燃效果,应尽量选用高纯度、细粒径的高效阻燃剂。另外,无机阻燃剂在使用时为提高其阻燃效果,一般会与其他阻燃剂(如Sb2O3等)复配使用,使多种阻燃剂产生协同效应,获得较好的阻燃效果。阻燃剂的毒性也应予以考虑。


2.载体的选择 制备阻燃母粒时,所选用的载体必须与树脂有良好的相容性,而且熔体流动速率要大,便于在成型加工过程中较好地分散。同时,可填充性要高,可以最大限度地承载阻燃剂与助剂等。


3.助剂的选择 与制备普通填充母粒一样,制备阻燃母粒时,一般需要添加分散剂与润滑剂。在选用助剂时,最好选用分子中含有阻燃元素的分散剂和润滑剂,如氯化石蜡、硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸镁和N,N-亚乙基双硬脂酰胺之类的化合物,尽量避免使用固体石蜡、聚乙烯(PE)蜡或矿物油等易燃物质。载体树脂的用量不宜多,以能成粒为宜。阻燃剂在成型加工过程中易受热分解,高分子材料在成型加工过程中以及日常使用中,也易因受光、热而老化,因此,在生产阻燃母粒的过程中,还应加入适量的抗氧剂。


4.加工工艺的选择 制造添加型阻燃母粒,主要有密炼机法、反应釜法和挤出机造粒法。挤出机造粒法具有加工容易、管理方便、对工作环境污染小等优点,在实际生产中应用较多。

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