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      填料對塑料改性都有哪些化學性能上的影響?

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      本文來源 | 新材料研習社

       

      填料對聚合物降解的影響

       

      填料本身對聚合物大分子不產生降解、交聯等作用,但填料中的雜質有時會對聚合物產生不利的作用。例如,二氧化錳是強氧化劑,能與聚合物分子反應,導致聚合物產生某種化學反應;
       
      氧化銅可使某些聚合物解聚,或阻止不飽和熱固性塑料產生聚合;釩的氧化物是許多有機反應及光化學反應的催化劑;還有一些雜質能與游離酸或不飽和聚 酯中的羧基起反應生成鹽,并出現顏色;二價或二價以上的重金屬離子,如Cu2 + 、Mn2 + 、Mn3 + 、Fe2 + 、Ni2 + 、Co2 + 等,會引發或加速聚丙烯的氧化降解。

       

      另外,配合生物降解技術,制成具有降解性的薄膜,用于各種包裝袋,廢棄后在一定時間內能夠降解,可以防止廢棄塑料造成的白色污染,有利于保護自然環境和土壤的生態平衡。

       

      填充塑料的阻燃性

       

      在塑料中加入填料或阻燃劑是塑料阻燃技術的主要內容。常用于塑料阻燃的材料如下。

       

      (1)無機填料

      在塑料中填充碳酸鈣、滑石、高嶺土、云母等填料,可以降低填充塑料的可燃性。無機填料的存在,減小了燃燒區域可燃物質的數量;在可燃的基體表面形成硬殼, 起到減慢熱量傳遞的速度,隔絕空氣中氧與可燃基體的接觸。礦物填料與含鹵有機阻燃劑并用可顯著改善材料的阻燃性能。

       

      (2)氧化銻

      氧化銻是常用的阻燃劑,與含鹵有機阻燃劑配合使用,具有良好的阻燃效果。其阻燃機理為:含鹵有機阻燃劑受熱分解,放出的鹵化氫和鹵元素會與氧化銻發生化學反應,生成三鹵化銻和氧鹵化銻。

       

      三鹵化銻與高聚物反應,產生碳的絕熱屏蔽層,減少可燃性氣體的生成;三鹵化銻分解時要吸收能量,改變燃燒的化學過程,達到抑制聚合物燃燒的作用。

       

      所有塑料都可使用氧化銻阻燃。在聚乙烯中,使用12%的十溴聯苯醚和6%的氧化銻,阻燃聚乙烯的氧指數可達到27. 0% 。在聚丙烯中,使用十溴聯苯醚和氧化銻的質量分數分別為10%和5%時,阻燃聚丙烯的氧指數也可達到27. 0% 。

       

      聚氯乙烯本身就含有鹵族元素氯,僅使用氧化銻就可提高聚氯乙烯塑料的阻燃性,而不需加含鹵有機阻燃劑。

       

      (3)硼酸鋅

      硼酸鋅與氫氧化鋁并用,對聚氯乙烯的阻燃十分有效。硼酸鋅配合氧化銻使用,阻燃效果優于氧化銻,并可減少燃燒時的發煙量,節約原材料成本。如聚氯乙烯100份、增塑劑50份時,填充硼酸鋅15份、氧化銻12份,此配方的聚氯乙烯材料氧指數可達到32%以上,并具有良好的成型加工性、力學和耐寒性能。

       

      (4)氫氧化鋁和氫氧化鎂

      鎂、鋁氫氧化物是一種具有填充、阻燃、抑制煙霧三大功能的無機阻燃劑。氫氧化鋁和氫氧化鎂受熱后,分解成三氧化二鋁和氧化鎂不燃物,同時釋放出水,通過水來吸收燃燒區的熱能,起到塑料阻燃劑的作用。鎂、鋁氫氧化物作為塑料的阻燃劑,可以顯著降低阻燃塑料材料的發煙量。

       

      氫氧化鋁的熱分解溫度為200℃,超過200℃時則產生分解脫水,故不能在加工溫度超過200℃的熱塑性塑料中應用。氫氧化鎂的熱分解溫度為340℃,遠高于氫氧化鋁的熱分解溫度,也高于大多數熱塑性塑料的成型加工溫度,因此很適合在熱塑性塑料中應用。

       

       



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