氢氧化镁与氢氧化铝阻燃抑烟剂对软PVC材料性能的影响
聚氯乙烯(PVC)是目前用途最为广泛的化工材料之一,但是PVC材料存在着容易燃烧的缺陷,且燃烧中还会产生大量的毒烟。为了降低材料的发烟量,一般的做法是在PVC材料中添加阻燃抑烟剂。可用于软质PVC的阻燃剂包括:氢氧化铝、三氧化二锑、硼酸锌、硼酸钡、氯化石蜡、红磷及磷酸酯等。对软PVC有效的抑烟剂包括:三氧化钼、八钼酸铵、有机胺的钼酸盐类、硼酸锌、及无机锡化合物等。无机添加剂氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂具有价格便宜,毒性小,消烟好,滴落少等优点。许多的研究表明Al(OH)3和Mg(OH) 2是十分有效的阻燃抑烟剂,可用于多种聚合物中。
一、Al(OH) 3 和Mg(OH) 2 对软PVC的阻燃作用
通过相关科学研究可知,Al(OH) 3 和Mg(OH) 2 对软PVC都具有一定的阻燃效果,但 Al(OH) 3 比Mg(OH) 2 稍好。另外,Al(OH)3和Mg(OH) 2 的复配使用较单独使用时好。Al(OH) 3 和Mg(OH) 2 对软质PVC的阻燃作用主要基于它们的脱水吸热效应,由于失去结晶水需要吸收热量,从而抑制了软质PVC的温度上升,同时脱出的结晶水形成蒸气冲淡了软质PVC周围的氧气浓度,使PVC材料燃烧困难。Al (OH)3的阻燃性能优于Mg(OH)2,是由于Al(OH) 3 脱水吸热量 (1.97KJ/g)大于Mg(OH) 2 的(0.77KJ/g),而且前者吸热温度范围与软质PVC放热温度范围的吻合程度更好。
二、Al(OH) 3 和Mg(OH) 2 对软PVC的消烟作用
Al(OH) 3 和Mg(OH)2 的消烟作用,一方面是由于在受热过程中生成的氧化铝和氧化镁有较大的表面积,能吸附烟核和烟粒,达到消烟作用。另一方面,氢氧化铝抑制烟的生成,是由于在固相中,它促进了炭化过程,取代了烟灰形成过程的缘故。一般来说,它的消烟作用大概也是和它在燃烧过程中的脱水吸热有关。因为在凝聚相中,热的消散会减少热解而有利于交联反应的发生。氢氧化镁在高温下脱水,并吸收大量的热,使放热速率减慢。同时它使聚合物表面生成较紧密的炭层,降低了烟中的碳微粒,使发烟量有所下降。另外Al(OH) 3 和Mg(OH) 2 还可吸收燃烧生成的酸性气体氯化氢,进一步使烟密度等级(SDR) 下降。