碳纳米管协同阻燃剂
1991年,电子显微镜专家 Iijima 在高分辨透射电子显微镜下发现了碳纳米管(CNTs)。它呈现出一层或多层石墨卷绕而成的中空筒形结构。
碳纳米管协同阻燃剂CNTs的长径比大,结构中大部分碳原子采用 sp 2 杂化,所以极性小、与聚烯烃有较好的相容性。只需在聚合物基体中加入少量的碳纳米管协同阻燃剂CNTs,就可以形成网络结构,这种特性开发了CNTs在阻燃领域的潜力。
已有多篇报道发现,碳纳米管协同阻燃剂CNTs可以作为阻燃剂或阻燃协效剂应用于聚苯乙烯(PS)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和聚甲基丙烯酸甲酯(EVA)等聚合物中。
形成接枝率高的核-壳结构(碳纳米管为核、膨胀型阻燃剂为壳)。将膨胀型阻燃剂包覆碳纳米管(IFR-w-CNTs)加入至 ABS 或 PP 中,可以明显降低 MWNTs 的用量进而形成有效的网络结构。
燃烧后材料的残炭更为致密,PHRR 明显降低,表现出显著的协同效应。当 IFR 与 CNTs 的比值为 1:2 时,协同效应达到最大。;更为重要的是, IFR-w-CNTs 在阻燃 PP 的同时,还起到很好的增强作用。
近年来,也有很多关于 CNTs 和层状结构纳米填料在聚合物协同阻燃方面的研究出现 。被广泛认同的阻燃机理是:纳米片层可以一定程度上覆盖 CNTs 形成的网络结构,起到“密封剂”的作用。在相同添加量情况下,可以使纳米材料的屏障阻隔效应发挥的更为突出,阻碍凝聚相和气相之间热和质的传递。
以上我们总结了层状纳米材料(黏土、石墨烯和金属膦酸盐)以及管状纳米材料(碳纳米管)在协同阻燃聚合物领域的概况。经过深入探讨后,很多研究都表明纳米材料在基体树脂中的分散性对于材料阻燃性能和力学性能都将产生至关重要的影响。
磷酸三乙酯|阻燃剂TEP产品用途
磷酸三乙酯为高沸点溶剂,橡胶和塑料的增塑剂,也是催化剂.也用作制取农药杀虫剂的原料.以用作乙基化试剂,用于乙烯酮生产。
(1)催化剂:二甲苯异构体催化剂;烯烃的聚合催化剂;制造四乙基铅的催化剂;制造碳化二亚胺的催化剂;三烷基硼和烯烃的置换反应催化剂;用乙酸高温脱水制造乙烯酮的催化剂;苯乙烯同共轭二烯类化合物聚合用的催化剂;如果在对苯二甲酸、乙二醇聚合时使用则有防止纤维变色的作用。
(2)溶剂:硝酸纤维素及乙酸纤维素的溶剂;用保持有机过氧化物催化剂寿命的溶剂;氟化乙烯分散用的溶剂;作聚酯树脂、环氧树脂的固化催化剂的过氧化物剂及稀释剂。
(3)稳定剂:氯系杀虫剂和稳定剂;酚醛树脂的稳定剂;糖醇树脂的固体剂。
(4)合成树脂方面:二甲酚甲醛树脂的固化剂;壳型塑模所使用的酚醛树脂的软化剂;氯乙烯的柔软剂;乙酸乙烯聚合物的增塑剂;聚酯树脂的阻燃剂。
(5)磷酸三乙酯(阻燃剂TEP)为高沸点溶剂,橡胶和塑料的增塑剂,也用作制取农药杀虫剂的原料,用作乙基化试剂和乙烯酮生产。在日本,该品的70%用于催化剂。
分散性越好,纳米材料的阻隔和增强效应越为明显。所以也发展出很多改性碳纳米管和石墨烯的方法 ,包括共价功能化和非共价功能化。
共价功能化是通过共价键加强基体和填料之间的界面作用力,但是严格的实验条件和改性过程中大量有机试剂的使用可能有损纳米材料自身的结构和性能;非共价功能化(如包覆、吸引等)实验条件较为简单,但基体和填料之间界面作用力一般弱于共价功能化。可以看出,提高纳米材料在基体中的分散性有助于开发低烟高效聚合物阻燃材料。
碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。
碳纳米管,又名巴基管,是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口)的一维量子材料。
碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离,约0.34nm,直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性,而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。
碳纳米管中碳原子以sp2 杂化为主,同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲,形成空间拓扑结构,其中可形成一定的sp3 杂化键,即形成的化学键同时具有sp2 和sp3 混合杂化状态,而这些p 轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π 键,碳纳米管外表面的大π 键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础。
对多壁碳纳米管的光电子能谱研究结果表明,不论单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管,其表面都结合有一定的官能基团,而且不同制备方法获得的碳纳米管由于制备方法各异,后处理过程不同而具有不同的表面结构。
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