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阻燃矿物材料的特点与性能要求

时间: 2017-10-18 来源: mining120 作者: 点击:

一、 阻燃矿物材料的特点
对于聚合物的阻燃而言,阻燃矿物材料是使用量最大的。阻燃矿物材料除了具有矿物材料本身的特点之外,与其他阻燃材料相比,还具有以下特点:
1.阻燃矿物材料因属于矿物材料,所以储量大,来源丰富。
2.价格低廉,有利于降低聚合物产品的成本。
3.阻燃矿物材料通常都具有优异的热稳定性,特别是属氢氧化物,如氢氧化和氢氧化,有比高聚物大得多的热容,故分解前就可吸收大量的热,阻止燃烧物继续受热。而且分解后产生的金属氧化物熔点高,热稳定性好,覆盖于燃烧物表面可阻挡热传导和热辐射,就像酸盐和酸盐受热分解后产生的玻璃态包覆物一样起到阻燃的作用。
4. 此类阻燃材料还有氧化还原反应催化剂的作用,能把高聚物分解产生的CO转化为CO2,减少有毒可燃性气体的密度。而其本身不产生腐蚀性气体,不易挥发,具有无毒、抑烟等优点,属于当下环保型阻燃材料。
5.添加到聚合物中不与基质发生反应,与传统配合中的填充体系一致。并能有效调节聚合物的加工黏度、挺性等,利于改善工艺性能。
6.填充量较大,阻燃效应较差,对基材的性能影响较大。
二、阻燃矿物材料的性能要求
对阻燃矿物材料的性能要求主要考虑到两个方面:一方面是阻燃矿物材料需要产生基本阻燃效果所需的条件;另一方面是要确保优良的聚合物加工和成品具有足够的机械和美学特性所需的那些条件。由于要获得足够的阻燃效果,就需要大量添加矿物,因此,矿物性质对加工过程和产品特性的影响也很重要。惰性矿物填料(如碳酸钙)通过简单的稀释效应就能降低聚合物的可燃性。
1.很强的吸热分解作用,在接近基质聚合物分解的温度(150~400℃)时,可释放出大量的水和(或)二氧化碳。
2.可分解产生大表面积的氧化物。
3.相对小的颗粒粒度。
吸热分解起到降热作用,同时释放出的气体稀释解热产品(燃料)。这两种作用的相对重要性很可能随着基质聚合物和可燃性试验的不同而不同。矿物填料的阻燃效果常随颗粒粒度的减小而增大。考虑成本和加工问题通常使用的阻燃剂粒度为l0μm以上。除了阻燃效果外,阻燃矿物材料一般要达到下列要求:
1.需要阻燃矿物材料无毒无污染,这是对日益增长的环境保护需求的满足;需要阻燃矿物材料的可溶杂质含量低,以避免在潮湿环境中膨胀或起泡,并且,在应用中(如用作电缆时)要保持绝缘性能;
2.需要阻燃矿物材料中的过渡元素含量低,因为阻燃矿物材料中过渡元素的存在不利于聚合物的长期稳定性;
3.阻燃矿物材料的莫氏硬度不能过高,否则会引起加工机械的磨损;
4.阻燃矿物材料的长径比不能过高,否则将会由于高粘滞性而来加工上的困难。
常见和潜在的阻燃矿物材料及其性能见表1。

表1 常见和潜在阻燃矿物材料及其性能

矿物

起始分解温度/℃

分解焓×103/kJ·g-1

理论可挥发量/%(质量分数)

总量

H2O

CO2

三水菱镁矿

70~100

1750

71

39

32

氢氧化铝

180~200

1300

34.5

34.5

0

水菱镁矿

220~240

1300

57

19

38

片钠铝石

240~260

 

43

12.5

30.5

氢氧化镁

300~320

1450

31

31

0

碳酸镁水合物

340~350

 

56

9

47

氢氧化钙

430~450

1150

24

24

0

勃姆石

340~350

560

15

15

0

碳酸镁

140~150

 

35.5

35.5

0

二水合硫酸钙

60~130

 

21

21

0