橡膠欧宝官方体育app下载的阻燃方法一般有下述幾種。(1)以物理方式加入在氣相或凝聚相或同時在兩相發揮阻燃功效的阻燃劑,且通常是欧宝官方体育app下载由多種阻燃劑組成的複合協效阻燃係統;(2)加入成炭劑及成炭催化劑,以提高橡膠在高熱下的成炭率;(3)與其他高聚物(包括橡膠)共混改性;(4)以物理或化學手段,提高橡膠的交聯度;(5)與納米無機物複配成橡膠/無機物納米複合材料;(6)在橡膠大分子中引入阻燃元素(鹵、磷、氮等)製備本質阻燃橡膠。但在現階段,阻燃橡膠仍以第一種方法為主,第二種及第三種方法也時有欧宝官方体育app下载,但後麵三種方法,或者由於工藝,或者由於成本,或者由於其他原因,尚處於實驗室研究階段。
天然橡膠和大多數橡膠都是易燃或是可燃材料。目前主要欧宝官方体育app下载添加阻燃劑或阻燃補充劑的方法及阻燃材料共混改性來提高阻燃性。測定橡膠板阻燃性主要方法是依據國標 (GB/T2406-93)執行的氧指數法。
氧指數是阻燃橡膠必測的數據:氧指數在22以下屬於易燃材料,沒有阻燃性;在22~27之間為難燃材料;在27以上為阻燃性材料,離火自熄。以上表可以看出CR氯丁橡膠板具有很好的阻燃性,FPM氟橡膠板阻燃仲相當高。
(UL-94-1985標準)將塑料和橡膠板的阻燃等級由燃燒試驗分為四個等級,阻燃級別由低及高:
1、HB: UL94標準中最底的阻燃等級。要求對於3mm〜13mm厚的樣品,燃燒速度小於40mm每分鍾;小於3mm 厚的樣品,燃燒速度小於70mm每分鍾;或者在100mm的標誌前熄滅;
2、V-2:對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後,火焰在60秒內熄滅。可以有燃燒物掉下;
3、V-1:對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後,火焰在60秒內熄滅。不能有燃燒物掉下;
4、V-0:對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後,火焰在30秒內熄滅。不能有燃燒物掉下。
鹵-銻係統
到現在為止,國內外對橡膠的阻燃,相當大部分仍欧宝官方体育app下载鹵-銻阻燃係統,所用鹵係阻燃劑主要為氯蠟-70及氯蠟-50,還有溴係阻燃劑中的十溴二苯鍵、六溴環十二烷、四溴雙酚A、十溴二苯基乙烷等。鹵-銻係統主要是通過在氣相捕獲活潑自由基而發揮阻燃功效,阻燃效率高,性/價比優異。但此係統由於煙和有毒氣體生成量高,特別是由於dioxin問題,加上有些鹵係阻燃劑本身也危害人類健康和環境,所以鹵-銻係統正為人們審慎對待,日益不為人所歡迎。
現在,正在評估若幹鹵係阻燃劑的危害性,根據已有的評估結果,歐盟於2003年1月頒布了RoHS指令,要求從2006年7月10起,在歐盟國家新上市的電子-電氣產品中,禁用五溴和八溴二苯醚。至於在阻燃橡膠中使用廣泛的十溴二苯醚及鹵蠟,前者經評估未發現其對環境和人類健康的明顯危害,後者的評估則尚在進行中。在阻燃橡膠中逐步推廣使用無鹵阻燃係統,乃是必然的趨勢,所以尋求鹵係阻燃劑代用品的研究近20年來一直為人重視。
磷係阻燃劑
在阻燃橡膠中,磷係阻燃劑也是用得較多的,主要的有聚磷酸銨(APP)、紅磷、三芳基磷酸酯、三烷基磷酸酯、鹵代磷酸酯等。APP同時含磷及氮,它可單獨用於阻燃橡膠(但效果欠佳),但更常作為酸組分構成膨脹型阻燃劑用於阻燃橡膠。例如,70%乙丙膠、20%AAP、8%三嗪化合物及2%其他助劑組成的係統,具有UL 94V-O阻燃級。在橡膠中以APP為阻燃劑時,常將其包覆,且宜欧宝官方体育app下载長鍵Ⅱ型APP,並常與其他阻燃劑(如ATH等)並用,例如APP+ATH係統是丁基橡膠有效的低毒、低煙阻燃劑。無鹵磷酸酯實際上是橡膠的阻燃增塑劑,用它們阻燃橡膠時,欧宝官方体育app下载芳基能賦與橡膠較好的阻燃性,但材料低溫柔順性降低,烷基的作用則相反,而烷基芳基磷酸酯則能兼顧橡膠的阻燃及低溫性能。一般而言,上述磷酸酯用於阻燃橡膠時,揮發性和遷移性均較大,與橡膠相容性也欠佳,用量不宜過大。為了使橡膠達到所需的阻燃級別,很少用單一的磷酸酯,通常與是其他阻燃組分並用。含鹵磷酸酯的阻燃作用甚優,因為欧宝官方体育app下载的鹵含量很高(30%~50%),磷含量也有10%左右,不過正在對它們的危害性進行評估。
矽係阻燃劑
矽係阻燃劑主要有帶官能團的聚矽氧烷、聚矽氧烷共聚物及矽氧烷複合材料等,這類阻燃劑都是最近才成為商品銷售的,如美國的RM4係列,日本的XC-99-B5654係列等,它們受高熱或燃燒時,可形成含-Si-O-鍵和/或-Si-C-鍵的無機保護層,達到高阻燃、低發煙的目的。矽係阻燃劑。如與IFR並用,可使阻燃顯著增效。另外,矽係阻燃劑能賦與材料優良的低溫衝擊韌性和良好的加工性,已用於某些塑料,也可考慮用於橡膠,但價格較高。
橡膠/無機物納米複合材料
上世紀80年代及90年代興起的聚合物/無機物納米複合材料,開辟了阻燃高分子材料的新途徑,被國外有的文獻譽為阻燃技術的革命。含3%~5%改性蒙托土的很多高聚物,以錐形量熱儀測得的釋熱速度可降低50%~70%,質量損失速度可降低40%~60%,因而大大降低了小火發展成大火的危險(釋熱速度是評價材料可燃性的一個重要指標)。現在已有很多高聚物(包括橡膠)均已製得了改性蒙托土納米複合材料,成為阻燃塑料及橡膠的一個新方向,國內外對此的研究熱潮正方興未艾。不過,上述納米複合材料的氧指數及UL94V阻燃性的改善並不顯著。為了使材料達到一定的氧指數和UL94V阻燃性,可在納米複合材料中添加一定量的常規阻燃劑,此時所需的阻燃劑可比不含納米蒙托士的高聚物所需量降低,即可在達到所需阻燃性的前提下,保持材料較佳的綜合性能。
膨脹型阻燃劑
在可用於橡膠的無鹵阻燃係統中,膨脹型阻燃劑(EFR)是研究得較多和被認為是有工業應用前景的阻燃係統之一。含IFR的阻燃橡膠受高熱或燃燒時,可在其表麵形成膨脹炭層,因而具有優異的阻燃性能,且成炭率與阻燃性間成一定的線性關係。而且,含IFR的橡膠在燃燒時,不易產生熔滴,煙量和有毒氣體生成量也大幅度降低,有時甚至可低於未阻燃的基材。IFR通常以磷-氮為活性組分,不含鹵,也不需與銻化合並用。IFR含有酸源、炭源及氣源三個組分,各組分單獨用於橡膠時,阻燃效能不佳,但三源共同使用時,可顯著提高橡膠的氧指數及UL94V阻燃等級。另外,以IFR阻燃橡膠時,用量比較大,否則不能形成表麵全部被覆蓋的炭層。所以,對很薄的橡膠製品,IFR的使用受到局限。現在已開發出了一係列可用於橡膠的IFR,欧宝官方体育app下载最普通的酸源是APP(常為包覆型),其他還有磷酸酯、磷酸、硼酸等;最常見的炭源是季戊四醇或雙季戊四醇,其他還有澱粉、糖、糊精、某些高聚物等;最方便的氣源是蜜胺,其他還有脲、雙氰胺、聚酰胺等,但三源必須有適宜的比例。不過,這種經典的IFR有一定的水溶性(特別是當APP的聚合度較低時),被阻燃材料的阻燃性往往不易通過耐水性試驗。如果欧宝官方体育app下载聚磷酸蜜胺或焦磷酸蜜胺代替一部APP,IFR的耐水性及耐熱性均得以提高。因為聚磷酸蜜胺與焦磷酸蜜胺的氮含量遠高於APP,所以前兩者與APP及季戊四醇或雙季戊四醇即可形成IFR,而不需另外加入氣源。另外,如果在被阻燃材料中已有炭源存在,則IFR中有時也不必加入炭源。現在已有很多市售的IFR,它們都是幾種組分的混合物。還有一些所謂單分子IFR,係集三源於同一分子內。此類IFR還多處於實驗室研製階段,隻有極小量的工業生產,如季戊四醇雙磷酸酯雙蜜胺鹽即一例。但即使是單分子IFR,欧宝官方体育app下载三源的比例也很難正好適合,所以使用時還需與其他有關組分複配。
可燃性UL94等級是使用最廣泛的可燃性能標準,它用來評價橡膠板試樣在被點燃後熄滅的能力。根據試樣的燃燒的速度、燃燒時間、抗滴能力及滴珠是再燃燒等,來判定橡膠板的阻燃級別。測試出的UL等級應與厚度值一起報告,隻報告UL等級而沒有厚度是不夠的。