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超高分子量聚乙烯板材的阻燃性研究
信息來自:超高分子量聚乙烯tz5ff3bp.cn 發(fā)布日期：2013-7-17 瀏覽次數(shù)：106
導(dǎo)讀： 超高分子量聚乙烯自實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來，產(chǎn)量一直處于快速增長(zhǎng)狀態(tài)，并沒有完全受到石油價(jià)格的影響而變化。在給大部分工礦企業(yè)生產(chǎn)帶來巨大便利的同時(shí)，由于超高分子量聚乙烯的易燃性，由此帶來的火災(zāi)危險(xiǎn)性越來越大，因此超高分子量聚乙烯的阻燃問題就顯得尤為重要。工業(yè)常用的方法是在超高分子量聚乙烯板材、管材中添加阻燃劑，通過對(duì)超高分子量聚乙烯進(jìn)行阻燃處理
超高分子量聚乙烯自實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來，產(chǎn)量一直處于快速增長(zhǎng)狀態(tài)，并沒有完全受到石油價(jià)格的影響而變化。在給大部分工礦企業(yè)生產(chǎn)帶來巨大便利的同時(shí)，由于超高分子量聚乙烯的易燃性，由此帶來的火災(zāi)危險(xiǎn)性越來越大，因此超高分子量聚乙烯的阻燃問題就顯得尤為重要。工業(yè)常用的方法是在超高分子量聚乙烯板材、管材中添加阻燃劑，通過對(duì)超高分子量聚乙烯進(jìn)行阻燃處理使其具有不著火或自熄性的特點(diǎn)。隨著人們?cè)絹碓街匾晫?duì)環(huán)境的保護(hù)，阻燃產(chǎn)品對(duì)環(huán)境造成的影響已經(jīng)成為了選擇阻燃劑優(yōu)先考慮的因素。含鹵素阻燃劑已經(jīng)成為產(chǎn)量最大化的化學(xué)阻燃劑之一，但是由于其燃燒時(shí)釋放有毒煙霧造成的二次危害，已有逐漸被限制的趨勢(shì)，這就促進(jìn)了無鹵阻燃劑的發(fā)展。含磷阻燃劑由于具有阻燃效果持久、熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)等特點(diǎn)而備受歡迎，其中主要含有紅磷、聚磷酸鹽以及磷酸酯等。特別是紅磷阻燃元素磷的含量高，作為阻燃劑應(yīng)用在超高分子量聚乙烯板材、尼龍6板材、環(huán)氧樹脂板材中具有高效、低毒等特點(diǎn)，并且對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)性能影響較少。雖然紅磷的化學(xué)性質(zhì)活潑，會(huì)與空氣中的水反應(yīng)成劇毒的磷化氫污染環(huán)境，并且影響產(chǎn)品的電學(xué)和力學(xué)性能，所以紅磷還沒有得到廣泛的應(yīng)用。為了克服上述缺點(diǎn)，工業(yè)產(chǎn)品需要做穩(wěn)定化處理與包覆。分別采用氫氧化鋁和蜜胺對(duì)紅磷進(jìn)行包覆，通過氧指數(shù)、垂直燃燒、錐形量熱儀等測(cè)試，研究了2種包覆紅磷在超高分子量聚乙烯耐磨板材的阻燃性能。
試驗(yàn)部分
1.1 原料
超高分子量聚乙烯M3，中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司，紅磷，，六偏磷酸鈉、硫酸鋁及十二烷基硫酸鈉，分析純，天津某化學(xué)試劑有限公司，三聚氰胺，分析純，某化工有限公司；甲醛，分析純，山東某化學(xué)試劑有限公司。
1.2 包覆紅磷的制備
稱取36克紅磷，0.18克六偏磷酸鈉和1.36克硫酸鋁，量取適量蒸餾水置于三口燒瓶中，恒速攪拌，加熱至55℃，滴加濃度為百分之十的碳酸鈉水溶液加熱，至PH為6-7，保溫反應(yīng)3到5小時(shí)，冷卻，過濾，洗滌，干燥或得氫氧化爐包覆紅磷。
稱取7克三聚氰胺，量取15ml甲醛和50ml蒸餾水置于三口燒瓶中，恒速攪拌，加熱至70℃，滴加質(zhì)量濃度百分之十的碳酸鈉溶液至PH為8.5，保溫反應(yīng)30min獲得三聚氰胺甲醛預(yù)測(cè)物。
稱取40克紅磷，一克十二烷基硫酸鈉，量取160ml蒸餾水置于三口燒瓶中，恒速攪拌，加熱至60℃，加入三聚氰胺預(yù)聚物，保溫反應(yīng)3小時(shí)，冷卻后測(cè)得溶液PH為7.滴加稀醋酸溶液調(diào)節(jié)PH至5.5，冷卻、過濾，洗滌，干燥獲得蜜胺包覆紅磷。
2 結(jié)果與討論
通過分析3種紅磷的初始分解溫度和MLR值，氫氧化鋁包覆紅磷和蜜胺包覆紅磷均較為包覆紅磷有不同程度的下降，表明囊材的加入起到了包覆紅磷有不同程度的下降，表明囊材的加入起到了包覆作用，同時(shí)蜜胺包覆紅磷可以在受熱時(shí)比氫氧化鋁包覆紅磷更早的分解，從而釋放出紅磷，達(dá)到阻燃效果。
添加阻燃劑后試樣的THR有所下降，表明蜜胺包覆紅磷的阻燃性率高于氫氧化鋁包覆紅磷。
3結(jié)論
熱重分析結(jié)果表明，囊材的加入降低了紅磷的MLR，且蜜胺包覆的效果較好
氧指數(shù)與垂直燃燒試驗(yàn)結(jié)果表明，超高分子量聚乙烯板材中包覆紅磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為百分之七時(shí)氧指數(shù)可以達(dá)到百分之二十點(diǎn)七，且垂直燃燒測(cè)試可以達(dá)到V-O級(jí)，通過錐形量熱儀進(jìn)一步測(cè)試，與氫氧化鋁包覆紅磷相比，蜜胺包覆紅磷可以明顯降低HRR峰值與MLR峰值。
試驗(yàn)部分
1.1 原料
超高分子量聚乙烯M3，中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司，紅磷，，六偏磷酸鈉、硫酸鋁及十二烷基硫酸鈉，分析純，天津某化學(xué)試劑有限公司，三聚氰胺，分析純，某化工有限公司；甲醛，分析純，山東某化學(xué)試劑有限公司。
1.2 包覆紅磷的制備
稱取36克紅磷，0.18克六偏磷酸鈉和1.36克硫酸鋁，量取適量蒸餾水置于三口燒瓶中，恒速攪拌，加熱至55℃，滴加濃度為百分之十的碳酸鈉水溶液加熱，至PH為6-7，保溫反應(yīng)3到5小時(shí)，冷卻，過濾，洗滌，干燥或得氫氧化爐包覆紅磷。
稱取7克三聚氰胺，量取15ml甲醛和50ml蒸餾水置于三口燒瓶中，恒速攪拌，加熱至70℃，滴加質(zhì)量濃度百分之十的碳酸鈉溶液至PH為8.5，保溫反應(yīng)30min獲得三聚氰胺甲醛預(yù)測(cè)物。
稱取40克紅磷，一克十二烷基硫酸鈉，量取160ml蒸餾水置于三口燒瓶中，恒速攪拌，加熱至60℃，加入三聚氰胺預(yù)聚物，保溫反應(yīng)3小時(shí)，冷卻后測(cè)得溶液PH為7.滴加稀醋酸溶液調(diào)節(jié)PH至5.5，冷卻、過濾，洗滌，干燥獲得蜜胺包覆紅磷。
2 結(jié)果與討論
通過分析3種紅磷的初始分解溫度和MLR值，氫氧化鋁包覆紅磷和蜜胺包覆紅磷均較為包覆紅磷有不同程度的下降，表明囊材的加入起到了包覆紅磷有不同程度的下降，表明囊材的加入起到了包覆作用，同時(shí)蜜胺包覆紅磷可以在受熱時(shí)比氫氧化鋁包覆紅磷更早的分解，從而釋放出紅磷，達(dá)到阻燃效果。
添加阻燃劑后試樣的THR有所下降，表明蜜胺包覆紅磷的阻燃性率高于氫氧化鋁包覆紅磷。
3結(jié)論
熱重分析結(jié)果表明，囊材的加入降低了紅磷的MLR，且蜜胺包覆的效果較好
氧指數(shù)與垂直燃燒試驗(yàn)結(jié)果表明，超高分子量聚乙烯板材中包覆紅磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為百分之七時(shí)氧指數(shù)可以達(dá)到百分之二十點(diǎn)七，且垂直燃燒測(cè)試可以達(dá)到V-O級(jí)，通過錐形量熱儀進(jìn)一步測(cè)試，與氫氧化鋁包覆紅磷相比，蜜胺包覆紅磷可以明顯降低HRR峰值與MLR峰值。
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