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阻燃高分子材料的多功能化

 随着常规高分子材料品种生产规模的迅猛扩大,目前总量已显过剩,品种单一、技术含量不高的矛盾日益突出。阻燃高分子材料作为当下新材料研究领域的热点,若不能跟上国内外市场对产品多样化、多功能化的需求,也必将出现滑坡。阻燃高分子材料的多功能化改性对于提升材料的科技含量,满足不同领域的需求,提高阻燃材料的附加值具有极大意义。对具有阻燃性能的任一种高分子材料(塑料、橡胶、天然或合成纤维等)赋予它本身还不具备的其他特殊性能后的高分子材料,称为多功能阻燃高分子材料。笔者将在此文对多功能阻燃材料的开发状况、发展趋势及实现途径作简要的介绍。

 

1、阻燃抗静电材料

在我国简称“双抗”高分子材料,常用于制造塑料地板、天花板、地毯、工作服、窗帘及各种织物。如矿业生产过程中,物料不断地通过各个转载点并在下落时对设备造成巨大冲击,且伴随剧烈摩擦,此时不仅要求阻燃型高分子缓冲条具有难燃性,还需具备抗静电性。消除静电的方法一般是通过增强其表面亲水性以降低其表面电阻,加快静电荷的泄露;或混入导电助剂,使静电以电晕放电的形式散失。阻燃抗静电改性主要有共聚、共混、添加纳米材料等,上海日之升通过多年化学改性经验,开发有阻燃抗静电尼龙材料A023-1、B023-1,可用与PCB印刷电路板,电子触摸屏塑料壳体,电器CPU支架等。

 

2、阻燃导电塑料 

塑料本身绝缘性能良好,具有隔热、隔音效果,但在某些情况下往往又需要既阻燃又导电的高分子材料,因为它远比金属导体轻巧。

 

3、阻燃抗菌材料

主要应用在服装、卫生用品、医疗用品、劳保用品及体育用品等,一般通过共聚合成过程中或共混引入抗菌剂,赋予材料具有阻燃性的同时又具有抗菌性。如纳米抗菌剂是采用物理吸附和离子交换的方法将具有抗菌作用的Ag+、Zn2+等离子及其化合物吸附在诸如沸石、硅胶等疏松多孔的载体材料中,将处理好的纳米抗菌剂、阻燃剂、其他助剂及基体树脂经双螺杆挤出制得。但从阻燃抗菌的持久性来说,共聚的方法是将来主要发展方向。

 

4、阻燃抗熔融材料

例如聚酯纤维,在使用过程中的一个比较大的缺点是预热熔融滴落,其高温熔融滴落物不仅能灼烧身体,而且还会作为二次火源引燃周围其他易燃物。所以,对聚酯材料不仅要进行阻燃改性,还应该赋予聚酯抗熔融的性质。美国通用电气公司GE利用在聚合物材料中加入抗熔融助剂粉料来获得抗熔滴的树脂材料;日本也报道了在聚酯中添加平均分子量在100万以上的聚四氟乙烯和阻燃剂,得到具有良好阻燃性能和耐熔融的聚酯纤维。

 

5、阻燃防水(防潮)材料

有些阻燃织物,特别是天然高分子如丝绸、棉麻,它们本身没有防水作用,且阻燃剂也往往经不起水的长期侵袭,因此需要采用防水的阻燃涂料,或者在阻燃织物上进行防水处理,使织物具有防水和阻燃的双重功能。

 

6、阻燃耐UV耐热材料

阻燃材料尤其是含卤阻燃剂受阳光或紫外线的照射,容易脱去卤素而成为游离基,它们可与材料反应导致材料变色,且有害人体健康。此外,有些大分子本身受了光或热的影响,也会导致分子量降解或变色,直接影响材料质量。因此在许多户外应用或长期高温下使用的阻燃材料,必须解决耐热与耐UV的问题。上海日之升的阻燃增强PET系列产品在阻燃、强度、耐热性及流动性上可达完美的平衡。

 

7、阻燃绝缘材料

塑料经阻燃化处理后,往往显著降低了材料原有的绝缘性能,因此要采用特殊技术使塑料的优良性能不受阻燃剂或阻燃体系的影响,如将阻燃剂进行微胶囊化处理。上海日之升开发有多种高阻燃性高绝缘性的多功能材料,如具有高GWIT高CTI的塑益安系列产品,为客户提供安全的用电环境。(关于GWIT和CTI的介绍可查看本公众号之前的报道)其他如阻燃微发泡地板、阻燃隔音隔热发泡材料等,都需要同时赋予阻燃材料2种甚至3种以上的性能。 

 

目前阻燃高分子材料的多功能化改性主要是通过加入2种或多种助剂来实现的,这种方法获得的多功能化阻燃高分子材料最大的缺点就是多种助剂的加入影响了阻燃材料的主要性能。从发展趋势来看,通过加入一种助剂获得双功能或多功能化阻燃材料是将来的研究热点,这种方法可以减少多种助剂间及与材料的相互作用和影响,减少助剂加入带来的相容性问题。如何实现阻燃材料的多功能化,提高阻燃材料的科技含量,赋予阻燃产品高的附加值,上海日之升与您共同努力探索。