阴离子型层状功能材料阻燃剂
在无机阻燃剂的应用中,阴离子型层状功能材料阻燃剂的发展迅速。阴离子型层状功能材料阻燃剂是一类具有特殊结构的无机化合物m2+为二价离子,为镁,m3+为三价金属离子,an-为阴离子。这种材料简称为水滑石(ldhs)。
阴离子型层状功能材料阻燃剂独特的层状结构及层板组成和层间阴离子的可调变性,使其无机功能材料在催化、离子交换、吸附、医药等领域都得到了的应用。
无卤高抑烟阻燃剂,阴离子型层状功能材料阻燃剂可应用于塑料、橡胶、涂料等领域。我国镁质阴离子层状功能材料的发展起步于20世纪90年代后期,虽然发展历史较短,但发展迅速。
从我国镁资源的现状及新型阻燃剂市场的迫切需求和巨大潜力,不难判断我国镁质阴离子层状功能材料快速发展的时机已经成熟。今后5年内,我国镁质阴离子层状功能材料溴系阻燃剂的替代品将进入发展的高峰期。
层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是水滑石(Hydrotalcite,HT)和类水滑石化合物(Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs)的统称,由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料(LDHs)。
1842年Hochstetter首先从瑞典的片岩矿层中发现了天然水滑石矿;二十世纪初人们由于发现了LDH对氢加成反应具有催化作用而开始对其结构进行研究;1969年Allmann等人通过测定LDH单晶结构,首次确认了LDH的层状结构;二十世纪九十年代以后,随着现代分析技术和测试手段的广泛应用,人们对LDHs结构和性能的研究不断深化。
水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子,具有可交换性的一类化合物,利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性,将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。
阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯产品物理信息
外观:纯净的阻燃剂TCEP为无色或淡黄色油状透明液体,具有淡奶油味。
折光率(n20D)1.4731
沸点194℃,闪点225℃
凝固点-64℃
分解温度240-280℃
粘度38-47厘泊(20℃)
磷含量10.8%
氯含量37.3%,与一般有机溶剂(如醇、酮、芳烃、氯仿等)相溶,不溶于脂肪族烃,几乎不溶于水、且水解稳定性良好,在碱性溶液中有少量分解,本品无明显腐蚀性。
阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯用途:
1.阻燃剂TCEP具有极佳的阻燃性,优良的抗低温性及抗紫外线性,其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧,但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别,而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料,不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等,也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%~20%,在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右,在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%~10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。
2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂,除具有自熄性外,还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5~10份。本品为合成材料的优良阻燃剂,兼具有良好的增型作用,广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等,所制得的产品除具有自熄性外,还可改善制品的物理性能,制品手感柔软,也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂,并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料,一般添加量为5%~10%。
3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯,阻燃效果显著,不易挥发及水解,对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%~20%.
水滑石类化合物(LDHs) 是一类具有层状结构的新型无机功能材料, LDHs的主体层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层结构等因素密切相关。一般来讲,只要金属阳离子具有适宜的离子半径(与Mg2 +的离子半径0.072 nm相差不大)和电荷数,均可形成LDHs层板。
LDHs是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成化合物,它的结构类似于水镁石Mg(OH)2,由MgO6八面体共用棱形成单元层。
有以下几个很突出的特点:
(1)主体层板的化学组成可调变;
(2)层间客体阴离子的种类和数量可调变;
(3)插层组装体的粒径尺寸和分布可调控
典型的LDHs化合物是镁铝碳酸根型水滑石:Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。LDHs的结构非常类似于水镁石[Mg(OH)2],由MgO6八面体共用棱形成单元层,位于层上的Mg2+可在一定的范围内被Al3+同晶取代,使得层板带正电荷,层间有可交换的CO32-与层板上的正电荷平衡,使得LDHs的整体结构呈电中性。
由于层板和层间阴离子通过氢键连接,使得LDHs层间阴离子具有可交换性。此外,在LDHs中存在层间水这些水分子可以在不破坏层状结构条件下除去。
LDHs的层板由镁八面体和铝氧八面体组成。所以,具有较强的碱性[5]。不同的LDHs的碱性强弱与组成中二价金属氢氧化物的碱性强弱基本一致,但由于它一般具有很小的比表面积(约5—20m2/g),表观碱性较小,其较强的碱性往往在其煅烧产物LDO中表现出来。LDO一般具有较高的比表面积(约200—300m2/g)、三种强度不同的碱中心和不同的酸中心,其结构中间中心充分暴露,使其具有比LDH更强的碱性。
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