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1、可膨胀石墨阻燃塑料研究进展文章编号:1005—3360(20】0)07—099—08可膨胀石墨阻燃塑料研究进展ResearchProgressofPlasticsFlame--RetardedbyExpandableGraphite摘要:简述了可膨胀石墨(EG)在塑料中的阻燃机理,分析了EG与其他阻燃剂的协同效应,介绍了高起始膨胀温度EG和低起始膨胀温度EG的制备方法,阐述了EG的尺寸效应以及改蕾EG与树膳基体相容性的方法,并指出了EG在塑料阻燃中的发展方向.Abstract:Theflame-retardantmechanismofexpandablegraphite(EG)inplas
2、ticswasdiscussedbriefly.ThesynergisticeffectofEGwithotherflameretardantswasanalyzed.ThepreparationmethodsofhighinitialexpandedtemperatureEGandlowinitialexpandedtemperatureEGwereintroduced.ThedimensioneffectofEGandthemethodstoimprovethecompatibilitybetweenEGandresinmatrixwereexpounded.Thedevelopmen
3、tdirectionofEGinflame—retardedplasticswaspointedout.关键词:可膨胀石墨;塑料;阻燃中图分类号:TQ327.6文献标识码:AmKeywords:Expandablegraphite;Plastics;Flameretardancy可膨胀石墨(EG)是由天然鳞片石墨经化学氧化法.或电化学氧化法处理后得到的一种石墨层间化合物,就结构而言,EG是一种纳米级复合材料.普通H,SO氧化制得的EG在受~I]200℃以上高温时,硫酸与石墨碳原子之间发生氧化还原反应,产生大量的SO,,CO,和水蒸气,使EG开始膨胀,并在1100oC时达到最大体积,其最终体
4、积可以达到初始时的280倍.这一特性使得EG能在火灾发生时通过体积的瞬间增大将火焰熄灭.EG的阻燃机理属于凝固相阻燃机理,是通过延缓或中断由固态物质产生可燃性物质而阻燃的.EG受热到一定程度,就会开始膨胀,膨胀后的石墨由原来的鳞片状变成密度很低的蠕虫状,从而形成良好的绝热层.膨胀后的石墨薄片既是膨胀体系中的炭源,又是绝热层,能有效隔热,延缓和终止聚合物的分解;同时,膨胀过程中大量吸热,降低了体系温度;而且膨胀过程中,释放夹层中的酸根离子,促进脱水炭化[.EG作为一种无卤环保阻燃剂,其优点是:无毒,■■■■■■■●●●■■■■■■■■■■●■●■■Il竺竺!:!!!::受热时不生成有毒和腐蚀
5、性气体,产生的烟气很少;添加量小;无滴落;环境适应性强,无迁移现象;紫外线稳定性和光稳定性好;来源充足,制造工艺简单.因此,EG已广泛应用于各种阻燃防火材料中,如防火密封条,防火板,防火防静电涂料,防火包,可塑性防火堵料,阻火圈以及阻燃塑料等.本文以塑料阻燃为例,综述了EG在阻燃塑料中的研究进展.1EG的协同阻燃膨胀炭层必须具有一定的刚性才能发挥阻燃作用,炭层越厚,结构强度越高,炭层之间越紧密,则炭层的屏蔽作用和阻燃效果就越好.但普通EG主要靠自身体积膨胀形成的膨胀绝热层来延缓或抑制聚合物的燃烧,与被阻燃聚合物之间不发生或很少发生化学作用,是典型的凝聚相阻燃机理;而且EG膨胀后形成的膨胀石
6、墨彼此间的黏附力较弱,在聚合物基体燃烧之后,膨胀石墨无法形成坚固的膨胀炭层,在火焰压力或热量对流的作用下,表面的膨胀石墨层可能遭到破坏,形成"飞灰",导致绝热膨胀层的丧失,进而引发未燃烧的聚合物被点燃,火焰继续传播,阻燃效率有限.此外,EG阻燃聚合物往往表现出强烈的"烛芯效应",这也在一定程度上削弱了其阻燃能力J.如普通EG含量为40%的阻燃聚丙烯(PP)的氧指数(OI)为26.7%,不能通过FV一0级测试【9].因此,单独使用普通EG时,阻燃效率不高.近年来,人们尝试使用协效剂来提高普通EG的阻燃性能.王正洲等叫研究了EG;~[IMg(OH),在聚乙烯(PE)中的添加量及其不同配比对PE
7、的0I,热释放速率(HRR),发烟量等燃烧性能参数的影响.结果表明:在Mg(OH)无卤阻燃PE中添加适量的EG具有较好的阻燃增效作用,如添加70份Mg(OH),和20份EG(膨胀倍数为150倍)时,0I可达到30%以上,而且体系的HRR~I发烟量都有很大程度的降低.吴强华…研究了碱式硫酸镁晶须*NEG在乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(EVA)中的填充量及其不同配比对EVA的OI~HUL94垂直燃烧试验级别的影响.结果表明:EG对
