塑木材料阻燃不宜选择有卤阻燃剂
塑木材料的发展和应用对于废弃物的综合利用、环境保护以及缓解木材日趋紧张的压力都具有十分重要的意义,近年来得到了快速发展和广泛应用。但是,由于塑木材料主要是由易燃的植物纤维材料与热塑性塑料组成,不具有阻燃性能,与塑料和木材一样仍存在消防安全隐患,因此阻碍了这种环保节约型材料的推广应用。近年来,各国科研工作者已经开始把目光投向塑木材料阻燃技术的研究。
卤系阻燃剂是一种有机阻燃剂,它是当今世界上用量较大的阻燃剂之一,具有阻燃性高、添加量低、对材料的物理与机械性能影响小等优点。然而随着社会对环境和健康的要求越来越高,发现卤系阻燃剂在燃烧过程中会释放出大量的有毒气体,极大地影响人类的健康和生活环境,因此卤素阻燃剂被限制或禁止使用,而高效、低毒的无卤阻燃剂则备受青睐。
对于塑木材料的阻燃也不宜选择有卤阻燃剂,据研究,阻燃塑木材料的释热速率和释热总量有所降低,有明显的阻燃效果,但均增加了发烟量,用有卤阻燃剂处理的塑木材料发烟量更大。另外,无机锑系阻燃剂也是一类很有前途的阻燃剂,它单独使用时阻燃作用很小,但与卤素阻燃剂并用时可以大大提高卤素阻燃剂的阻燃性能,所以它作为几乎全部卤素阻燃剂中不可或缺的协效剂与卤素阻燃剂联合使用。
磷氮类
磷和氮是使用最广的2种阻燃元素。磷氮阻燃剂在木材和天然纤维织物阻燃中具有举足轻重的作用。磷氮阻燃剂的阻燃机理是,在燃烧过程中磷元素对纤维起脱水成碳作用,氮元素则对磷元素起协同作用。目前最常用的磷氮阻燃剂是聚磷酸铵(APP)。一系列研究表明,磷氮阻燃剂对塑木材料的阻燃效果很好,既能降低热释放速率和总量,提高极限氧指数,又能促进材料脱水炭化。但是磷氮阻燃剂也存在着降低拉伸强度和冲击强度等物理力学性能的问题。
铝镁类
铝镁系阻燃剂以氢氧化铝Al(OH) 3和氢氧化镁Mg(OH) 2为主,均属无机添加型无毒阻燃剂。它具有热稳定性高、密度小、高效的消烟性等优点。铝镁阻燃剂是填充型阻燃剂,早期应用于塑料阻燃,是通过高温分解产生水降温阻燃,即脱水降温的方式,没有化学作用,比较适合挤出或注塑工艺。研究证明,铝镁阻燃剂不但能够有效提高塑木材料的阻燃性能,而且基本不会影响复合材料的拉伸、弯曲等力学性能。但在使用氢氧化铝做阻燃剂时,应考虑到其会明显降低复合材料的冲击强度和韧性的问题。
硼类
硼类阻燃剂是应用较早的一类阻燃剂,其特点是热稳定性好、抑烟、毒性低,与其他阻燃剂搭配使用时具有良好的协效性。硼酸盐的阻燃效果表现在:能形成玻璃态膨胀涂层,提高成炭率,阻碍挥发性可燃气体的逸出;在高温下进行脱水,具有吸热、发泡及冲稀可燃物的效果。在PVC塑木中加入硼酸锌 -2335进行阻燃处理,随着硼酸锌含量的增加,复合材料的氧指数呈现逐渐增大的趋势,阻燃剂的加入降低了复合材料的冲击强度,但对其拉伸强度起到了一定的增强作用。
膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂是近年来国内外广泛关注的新型复合型阻燃剂,其主要成分是氮、磷和碳,不含卤族元素,也不用氧化锑作协效剂,由于此类阻燃剂在受热时会发泡膨胀,故称为膨胀型阻燃剂,是一类高效低毒低烟的环保型阻燃剂。膨胀型阻燃剂可以显著提升塑木材料的氧指数,同时促进材料脱水炭化,进而达到阻燃的目的;该阻燃剂还能提高复合材料的抗拉伸和抗弯曲能力。
新兴纳米阻燃剂
纳米阻燃剂是由尺寸为1~100 nm的阻燃剂粒子凝聚而成的薄膜、多层膜、块体或纤维,其本质是将传统的无机阻燃材料超细化,利用纳米微粒所具有的量子尺寸效应、表面效应来增强界面作用,改善聚合物基体和无机物之间的相容性,来达到减少阻燃剂用量的同时提高阻燃性的目的。目前,适用于塑木材料的阻燃剂及阻燃处理工艺已经受到很多科研工作者和企业的广泛关注,并取得了一些研究成果,但是有些研究尚处于实验阶段,还未实现工业化,并且除了上面提到的降低力学性能和增加发烟量等问题外,现有阻燃剂还存在着污染环境及界面结合等问题。