阻燃环氧树脂系统的研讨进展

 

 
1.导言
环氧树脂是如今遍及运用的领先复合资料树脂基体,固化后的环氧树脂具有优秀的物理机械功用、电绝缘功用、耐化学腐蚀功用、耐热及粘接功用,因而广泛运用于涂料、电子电气、复合资料、土木建筑等多个范畴。对国民经济开展起着极其首要的效果,是世界规模内的首要的精密高分子资料之一。
 
2.环氧树脂系统阻燃剂的选用
环氧树脂的阻燃办法可分为填料型和构造型两种。前者是指在环氧树脂中参加各种不参加固化反响的阻燃增加剂,而使之具有阻燃功用的办法;后者是指在环氧树脂中引进阻燃构造、到达阻燃意图的办法。
2.1卤系阻燃剂
卤系(溴系和氯系)阻燃剂是运用十分遍及的一种阻燃剂,其增加量相对比较少,且阻燃功率较高,尤其是溴系阻燃剂[1]。首要有四溴双酚A、十溴联苯醚、四溴邻苯二甲酚酐、二溴新戊二醇等。但溴系阻燃剂存在的严峻缺陷是使被阻燃基材的抗紫外线稳定性下降,焚烧时生成较多的对人体以及环境有害的烟、腐蚀性气体和有毒气体。1986年据瑞士科学家报导,多溴二苯醚焚烧时,生成有毒致癌的多溴代二苯并二恶晚烷及二苯并呋喃,对人类和环境存在着严峻的威胁。因而有关含卤化物的阻燃剂带来的环境安全问题引起了人们广泛的关注。如今,阻燃资料中越来越多的运用具有环境安全性和运用安全性的无毒、无公害的无机阻燃剂和有机磷系阻燃剂。
2.2纳米氢氧化铝
氢氧化铝是无机阻燃剂中最首要的一种,就消耗量而言,在一切阻燃剂中稳居首位,因为氢氧化铝低毒,如今全球的耗量占阻燃剂总耗量的45%,占无机阻燃剂耗量的70%。因其抑烟、低腐蚀,且价格低廉,估计在往后几年间,其用量的年平均增长速度将高于一切别的类阻燃剂[2]。如今所运用的氢氧化铝阻燃剂的阻燃才能不强,其颗粒通常在微米级,需要高填充,才具有阻燃性,并且阻燃功率不高,还会影响资料的物理机械功用。为了进步阻燃剂在树脂系统中的涣散性,增加阻燃剂的阻燃效果,通常请求阻燃剂的颗粒越细越好[3]。运用纳米级氢氧化铝阻燃剂,因为增强界面的相互效果,能够更均匀的涣散在基体树脂中,然后能更有效的改进共混料的力学功用,其填充量将会大大削减,阻燃功率也会加倍进步。
氢氧化铝的精密化以及ATH与阻燃剂的协同效应,使其由低效阻燃型向高效阻燃型转化,由普通型商品向高功用性、高附加值系列商品方向开展,这大大提升了氢氧化铝的质量,拓宽了ATH的运用规模。
2.3磷酸酯阻燃剂
有机磷系阻燃剂是最首要的有机阻燃剂之一,它也是开发环保型阻燃剂的要点。有机磷系阻燃剂包含磷酸酯及其衍生物、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化膦含磷多元醇及磷-氮化合物等,作为阻燃剂,运用最为广泛的是磷酸酯和膦酸酯。
磷系阻燃剂有反响型和增加型两种,增加型的有低分子量化合物,如烷基磷酸酯,也有齐聚物,如多磷酸酯。如今首要是选用增加型磷系阻燃剂,但选用反响型阻燃剂对高聚物进行化学改性以赋予资料阻燃性也日益受到重视。磷化合物对高聚物的化学改性可选用两种有效途径:第一种是经过向高聚物中引进阻燃改性官能团以改动母体高聚物的构造;第二种是运用反响型阻燃剂与不饱和高聚物的反响或许有阻燃单体参加的共聚技能。
含磷阻燃剂兼具阻燃和增塑的功用,用处广泛。其间磷酸酯类阻燃剂具有极好的气相与固相阻燃效果,其效果比含卤阻燃剂高得多。焚烧时,磷化合物先生成磷酸的非燃性液态膜,接着在进一步脱水生成偏磷酸,偏磷酸进而聚构成聚偏磷酸。其间,磷酸生成的液态膜起覆盖效果;聚偏磷酸是强酸和强脱水剂,可使高分子资料脱水而炭化,这种炭膜隔绝了空气,然后使磷化物发挥了阻燃效果。
 
3.阻燃环氧树脂的开展趋势
研讨并选用含磷、氮、硅等阻燃元素的环氧树脂替代如今广泛运用的四溴双酚A型环氧树脂,是开发非卤素阻燃环氧树脂的首要办法。
3.1含氮环氧树脂的研讨
含氮环氧树脂包含缩水甘油胺环氧树脂和聚异氰脲酸酯-恶唑烷酮树脂等种类。缩水甘油胺环氧树脂包含以三嗪为核骨架的三聚氰酸三缩水甘油胺、对氨基苯酚环氧树脂和二氨基二苯甲烷环氧树脂。三聚氰酸三缩水甘油胺分子中含有3个环氧基,含氮量高达14%,因而具有自熄性。它还具有交联密度大,耐温功用高,耐电弧性好等特色。聚异氰脲酸酯-恶唑烷酮树脂是一类构造中含有很多五元、六元氮杂环的环氧树脂,因为构造中含有很多五、六元环,故此类资料具有优秀的阻燃性、耐热性,耐介质性和机械强度。
3.2含磷环氧树脂的研讨
在环氧树脂中引进磷元素,可使其具有杰出的耐热性和阻燃性。运用菲型磷化合物上的活性氮与环氧树脂的环氧基在三苯基磷催化下,在120~180℃下,经过搅拌进行反响,能够生成含磷的阻燃型环氧树脂。在这个环氧树脂构成物中,含磷量到达0.8~8%,就可具有优秀的阻燃性。资料受热时生成磷的含氧酸,这类酸催化化合物脱水成炭,下降资料的质量丢失速度和可燃物的生成量,而磷则大多数残留于炭层中。阻燃效能首要取决于生成的炭层[4]。
3.3含硅环氧树脂的研讨
凡带有环氧基的有机硅高分子聚合物,都可作为有机硅环氧树脂。有机硅分子量不一样,固化树脂中有机硅相得涣散状况就有很大改变,然后使其功用发生很大区别。
有机硅改性环氧树脂是这些年开展起来的既能下降环氧树脂内应力,又能增加环氧树脂耐性、耐高温性等功用的有效途径。如今有机硅改性环氧树脂的办法有共混和共聚两类,其关键所在是处理好相容性问题。
 
4.结语
阻燃环氧树脂的开发已趋于向无卤化、新技能化、多功用化和系统化开展。如今在阻燃环氧树脂的实践运用中还需处理不少问题,例如,有的阻燃环氧树脂焚烧时会发生浓烟,有的阻燃环氧树脂虽具有优秀的抑烟功用,但物理力学功用下降太多,不能满意工程运用请求等。因而应进一步研讨和开发新式热稳定性高、高分子量和相容性好的无卤构造型阻燃固化剂,探索高阻燃元素含量环氧单体或固化剂等地生产成本制备技术,从根本上处理因增加阻燃剂而对资料别的功用发生的负面影响。
   
 
 
 
 
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