為了抑制共混物粘度增大,提高水合物的脫水溫度,改善阻燃劑材料的機械強度和降低吸水性,必須采取微粉化、高純化、表面改性化等措施。
1微粉化
氫氧化鋁是典型的極性無機材料,與有機聚合物特別是非極性聚烯烴的親和性差,界面結合力小,導致以其為阻燃劑的復合材料的加工工藝性和物理機械性能下降。超細粒度的氫氧化鋁,由于增強了界面的相互作用,可以更均勻地分散在基體樹脂中,從而能更有效地改善共混料的力學性能。
2高純化
高純化是指去除氫氧化鋁中的雜質, 使其中的氧化鈉質量分數低于0.2%。日本輕金屬(株)推出的高純度氫氧化鋁品級,其氫氧化鋁含量大于99.9%。美國Alcoa公司開發的氫氧化鋁新品種中也有低堿含量氫氧化鋁,其總氧化鈉含量僅為常規產品的1/10,作為阻燃絕緣材料(例如阻燃電線電纜護套)很有發展前途。 Solem公司的新品種耐熱性氫氧化鋁,其氧化鈉含量低,超微細化,比表面積大, 電氣性能優異,可在290℃下使用。
3表面活性化
采用具有兩性結構的硅烷類或鈦酸酯類偶聯劑對氫氧化鋁進行處理,使其表面有機化,只要方法得當,就可以改善阻燃填充劑氫氧化鋁與基體聚合物之間的親和性,提高材料的加工性能和力學性能,因為界面的粘合狀態對于材料的物理機械性能有著重要的影響。由于分散性更好,體系粘度減小,可以高填充,降低制品成本;由于吸水性降低,使電氣性能更優良。
3.1硅烷偶聯處理
作為在物質表面改性中應用最廣、發展最快的一種專門技術,硅烷偶聯處理成效卓著。氧氧化鋁經硅烷偶聯劑A-174(γ-甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷)處理后,加到聚酯樹脂中,大大地降低粘度,提高材料的抗彎強度。
3.2鈦酸酯偶聯處理
鈦酸酯偶聯劑有單烷氧基型、單烷氧基焦磷酸酯基型、螯合型和配位體型之分。其中的單烷氧基型特別適用于氫氧化鋁體系。應用較廣的是三異硬脂酰基鈦酸異丙酯。
紅磷是一種阻燃性能優良的無機阻燃劑,阻燃效率高,與其他阻燃劑相比, 達到相同的阻燃級別所需添加量少, 因而對材料力學性能影響小。其阻燃機理是紅磷受熱分解, 形成極強脫水性的偏磷酸, 從而使燃燒的聚合物表面炭化, 炭化層一方面可以減少可燃氣體的放出, 另一方面還有吸熱作用。另外, 紅磷與氧形成的 PO·自由基進入氣相后,可捕捉大量的 H·、HO·自由基。但紅磷本身可燃且吸濕性很強,單獨使用效果不理想, 限制了其在聚合物中的添加量, 然而它卻是很好的阻燃增效劑。
科研人員以聚丙烯( PP) 為基體,氫氧化鎂和紅磷為復合阻燃劑,通過熔融共混的方法,制備了無鹵阻燃 PP 復合材料,結果表明,氫氧化鎂與紅磷復配可以減少氫氧化鎂的用量,降低其對材料力學性能的影響;對其阻燃性能的研究表明氫氧化鎂和紅磷二者間存在著明顯的協同阻燃效應。