顾名思义,阻燃剂就是用来抑制或阻止材料燃烧的一种助剂,从20世纪60年代发展至今,阻燃剂已经有了50多年的发展历史,国内外学者争相研究,它也因此得以迅速发展[3-4]。大体上包含卤系阻燃剂,无机阻燃剂,磷系阻燃剂,氮系阻燃剂,膨胀型阻燃剂等。不同类型的阻燃剂其阻燃机理以及阻燃特点有很大差异。从阻燃剂在使用过程中暴露出来的各种问题来看,未来阻燃剂将向着新型、绿色环保、高效化的方向快速发展[5]。78926
1卤系阻燃剂
卤系阻燃剂使用最多的就是含氯和含溴类阻燃剂。由于阻燃效果好,成本低等优点,卤系阻燃剂早期得到了广泛的使用,在阻燃领域一度占据着主导地位[6]。这类阻燃剂的阻燃过程可以解析为产生能中断燃烧链反应的自由基,从而阻隔链
反应,起到阻燃的效果。然而多数的含卤阻燃剂在燃烧时会释放出刺激性卤化氢气体和很浓的烟雾,还会分解生成对环境有害的有机化合物,这些有机物会通过各种方式在人体中富集也会随着基体自身的降解深入土壤或水体,这对人体健康以及环境带来极大危害[7-8]。21世纪以来,由于人类环保的呼声越来越高,阻燃材料无卤化势在必行。2004年颁布的RoHS环保法令对卤系阻燃剂的使用给出了严格的限定,这一举措表明了阻燃材料未来的无卤化将是趋势。论文网
2无机阻燃剂
目前在使用的无机阻燃剂基本上都是氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MH),与卤系阻燃剂相比,无机阻燃剂不但来源丰富,价格便宜,毒性小,无腐蚀性,发烟量少,并且稳定性较好,有长久的阻燃效果[9]。无机阻燃剂的阻燃机理主要是受热分解吸收热量,并生成氧化物和水,氧化物在材料表面形成一层致密的不挥发的保护膜,既可以隔断空气,又可以隔断热量。生成的水蒸气又能够降低空气中可燃物和氧气的浓度,从而实现阻燃的效果[10-11]。但使用无机阻燃剂制备阻燃EVA时,为达到理想的阻燃效果,其填充量基本上要达到50%以上,在某种程度上又减弱了EVA复合材料的力学性能和加工性能。所以为提升无机阻燃剂与EVA的相容性以提升力学性能,近年来研究人员尝试对ATH和MH进行表面改性以及超细化等处理[12]。王子云等[13]研究了纳米ATH的表面改性及其在EVA复合材料中的应用,研究结果表明,当用改性后的纳米ATH为主要阻燃剂在ATH/EVA复合材料中的添加比例为55%时,效果最佳,拉伸强度达到最高的13MPa,断裂伸长率能够提高到307%,氧指数最高可以达到31。5%,垂直燃烧可达到V0级。3磷系阻燃剂
磷系阻燃剂是阻燃剂当中种类很多,十分受到研究者重视的一类,前景十分广阔。磷系阻燃剂发烟量少,毒性小,用量少,阻燃效率高,近年来得以快速发展[14]。该类阻燃剂的阻燃原理主要为:一是燃烧时会生成不易挥发的稳定的磷酸或多磷酸,这类酸会附着在材料表面形成保护层,有效的隔绝了氧和热。二是捕捉游离的H/OH基阻断燃烧链反应。三是形成蓬松的多孔性碳层,起到了固相的作用。在实际应用中,含磷阻燃剂通常与无机阻燃剂配合使用,不但能够降低无机阻燃剂的用量,还能够提升阻燃效果[15-16]。倪忠斌[17]以EVA和HDPE为基体,
将红磷和改性后的氢氧化铝复配使用,通过熔融共混的方式获得了无卤阻燃电缆材料。研究结果表明,当EVA和HDPE比例为3:1,红磷占8份,ATH占70份时,所得材料的阻燃和物理性能达到最佳。拉伸强度达到10。2MPa,断裂伸长率为368%,LOI为31%,这些指标已经能够满足实际生产的需要。
4氮系阻燃剂
氮系阻燃剂是一种新型高效的阻燃剂,以高效、价格便宜,绿色环保等优势受到国内外的广泛关注和重视。氮系阻燃剂应用最广泛的就是三聚氰胺(MEL)和它的衍生物。就目前的文献来看,这类阻燃剂运用到EVA中最多的是三聚氰胺氰尿酸盐,它的阻燃机理为:当温度升高时阻燃剂升华,吸热,可使复合材料的温度大幅度下降,这个降温过程对阻止材料继续燃烧至关重要[18]。冯钠等[19]探究了MCA对EVA/MH复合体系的影响,结果表明MCA可以增加EVA/MH复合体系的拉伸强度、断裂伸长率、柔韧性。并且发现加入MCA以后,引燃复合体系变得更加困难,火焰燃烧的剧烈程度下降,熔滴现象也有所减缓,体系形成的炭层也更加明显,不过复合材料的氧指数降低。