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聚丙烯( PP) 以其密度小、力学性能好、耐化学腐蚀、易加工、耐热变形温度高、价格低廉等突出优点, 在许多行业得到了广泛的应用。阻燃PP 已成为使用阻燃剂量最大、增长最快的高聚物阻燃材料。
氢氧化镁[Mg(OH) 2]作为一种无卤阻燃剂,除能阻燃外还有消烟性能,而且脱水温度高,比较适于加工温度较高的PP 等高聚物阻燃改性,在降低对环境的危害和材料安全处理方面更能满足有关法规的要求,同时也使阻燃塑料更易于再生利用。特别是Mg(OH) 2 原料来源丰富,价格低廉,用它作为PP 的阻燃剂有较高的经济效益, 所以近年全国各地对用Mg(OH) 2 阻燃PP 十分重视。然而目前多数企业在用Mg(OH) 2 阻燃PP 时,由于Mg(OH) 2 用量不足, 需添加其他阻燃剂,致使配方成本居高不下。为此,笔者谈一下在用Mg(OH) 2 作PP 阻燃剂时应注意的一些事项。
用Mg(OH) 2 阻燃PP 时,为使材料达到UL94 V - 0 阻燃级( 3. 2mm 试样) ,用量应≥60 % ,不过,如用Mg(OH) 2 抑烟,则用量可低一些,含40 % Mg(OH) 2 的PP 的烟密度仅为未阻燃PP 的约1/ 3。当PP 中Mg(OH) 2 含量达65 %时,其机械性能,特别是抗冲强度和伸长率均显著劣化。为了使Mg(OH) 2 阻燃PP 材料的力学性能不至下降很多,应选择粒径微细、粒径分布窄而均匀的Mg(OH) 2 作原料,并进行双偶联表面处理,以改善物料的流变性能,促进混炼加工时通过Mg(OH) 2/ PP表面导热而避免形成局部热点, 并提高Mg(OH) 2 与PP 的相容性,使其能在聚合物中较均匀地分散。
采用这种经处理的Mg (OH) 2 阻燃PP时,在对PP 作增韧改性后,即使高Mg(OH) 2含量的阻燃PP 也可获得良好的加工性能及物理机械性能。为使Mg(OH) 2 在PP 中均匀分散,可用布斯捏合机(Buss Kenader) ,或德国产双螺杆混炼挤出机,或往复式单螺杆混炼挤出机来进行混炼,并采用合理的加料混合混炼方式。例如,可将全部PP 及增韧剂与所需量60 %的Mg(OH) 2 第一次加入混合混炼机中先混合混炼数分钟后,再第二次加入余下的Mg(OH) 2。在加料时应注意加料要均匀,计量要准确。若采用密炼机混炼, 对Mg(OH) 2 除采用两次加入法外, 还要准确计量装料率在87 %～93 %范围内较好。当装料率较少时, 混炼效果差, 当装料率> 95 %时,易造成Mg(OH) 2 凝集结团, 难以分散均匀。混炼不均匀不仅使阻燃性能降低, 而且拉伸强度和断裂伸长率都降低, 制品外观也较差。
总之,采用对PP 良好的增韧改性,用经特殊表面处理并对粒径及粒度分布控制的Mg(OH) 2 ,采用适宜的混炼机械及两次加料方法,可使Mg(OH) 2 在PP 中分散均匀。这种阻燃PP 可兼具很多应用领域所需材料的机械性能及阻燃性能,还具有抑烟、低毒、无卤、不用Sb2O3 ,环境友好,配方成本低的特点,有较高的经济效益和社会效益。
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