EVA用无卤阻燃剂的研究进展

 

乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）树脂是近年来发展迅速的塑料品种之一，是由乙烯和醋酸乙烯酯按照不同比例共聚而成，其性能与醋酸乙烯酯的含量有关。与聚乙烯(PE)相比，分子结构中引入醋酸乙烯单体，降低了结晶度，因此，EVA具有良好的柔韧性、低温韧性、耐应力开裂性和耐候性等，并且EVA易于加工成型，适于挤出、注射、吹塑、热成型等多种加工方式，主要应用于电缆护套、密封件、医用导管、绝缘薄膜、管材、板材、建材、电气配件和日用品等。但是EVA极易燃烧，并且在燃烧时产生有毒气体及熔滴现象，极大地限制了其在家电、建筑、建材、电缆等领域里的应用。尽管卤素阻燃剂在阻燃聚合物材料中表现出较好的阻燃性能，但是由于卤素阻燃剂在燃烧过程中会释放有毒气体，易使人中毒窒息死亡。而无卤阻燃剂具有低烟、低毒、环保的优点，因此，EVA的无卤阻燃越来越受到重视。

无机金属氢氧化物具有抑烟、填充和阻燃三重功效，无毒，不产生有毒有腐蚀性气体，没有二次污染，而且原料来源广泛，价格低廉。因此，近年来，无机氢氧化物类阻燃剂的生产和应用得到迅速发展。作为阻燃材料，氢氧化铝（ATH）和氢氧化镁（MH）大量应用在软硬质聚氯乙烯(PVC)、EVA、乙丙橡胶、PE以及聚丙烯(PP)[4]中；

另外其在导管、管道、黏结剂、建筑用的层压板、隔热泡沫塑料方面也得到普遍应用。这类阻燃剂在燃烧后，会产生金属氧化物并形成固相保护层，阻止燃烧继续进行。

将硅烷偶联剂KH-550包覆在MH粒子表面，通过聚合反应制备了聚酰亚胺插层接枝的MH阻燃剂，将其添加到EVA中并考察了接枝对复合材料阻燃性能、力学性能、热力学性能的影响。结果表明：添加了接枝阻燃剂的EVA与添加未接枝阻燃剂的EVA相比, 阻燃性能和力学性能都有所提高；在阻燃剂添加量为60%时，垂直燃烧性能由V-1级提升为V-0级，拉伸强度也由10.70 MPa提高到11. 29 MPa。

近年来，双氢氧化物受到了研究者的关注，其具有层板组成和层间离子可调性，是一种层状无机物，在催化、阻燃、吸附等领域具有良好的作用。双氢氧化物兼具了几种氢氧化物阻燃剂的优点，具有阻燃、消烟、填充3种功能，是一种很有希望的高效、无卤、无毒、低烟型阻燃剂。采用共沉淀法合成了MgAl-LDH，使用熔融共混法制备了EVA/MH/LDH纳米复合材料，通过多种表征手段分析研究了MgAl-LDH对无卤阻燃EVA的协效阻燃效果。结果表明：LDH的片层能够促进阻燃剂在EVA基体中的分散；在燃烧过程中，LDH协效阻燃EVA能形成致密而连续的保护层，有效阻隔材料在燃烧过程中气体挥发物的扩散和与燃烧环境间能量的交换，使其热释放速率降低，燃烧残留量增加，降低材料的火灾危险性。

膦酸酯是很有发展前景的阻燃剂，由于膦酸酯分子中存在C–P键，其稳定性很好，有非常好的耐水性和耐溶剂性。但膦酸酯阻燃剂熔点低，在聚合物加工中易挥发，产生刺激性气味的气体，不利于加工。因此，如何提高膦酸酯类阻燃剂的加工稳定性是当前研究的主要问题之一。

硅系阻燃剂分为无机硅和有机硅阻燃剂两类。无机硅阻燃剂主要为SiO2，其阻燃机理是：当塑料燃烧时形成SiO2覆盖物，起到绝热和屏蔽双重作用。有机硅阻燃剂主要有聚硅氧烷、反应型硅氧烷、硅树脂及硅橡胶等。有机硅系阻燃剂最大的优点是可通过类似互穿聚合物网络（IPN）部分交联的机理与聚合物结合，大大限制了阻燃剂在聚合物内的流动，因此有机硅阻燃剂无迁移现象。

任何一种阻燃剂都有其自身的缺陷，为了克服单一阻燃剂添加量较大而引起的材料本身力学性能和加工性能降低，复配高效阻燃剂已成为低烟无卤阻燃剂开发应用研究领域的前沿课题。阻燃剂的复配可以综合两种或两种以上阻燃剂的优点，使其性能互补，达到降低阻燃剂用量、提高材料的阻燃性能、改善相容性等诸多目的。因此，选择合适的阻燃剂进行复配，在提高EVA阻燃性能的同时，能够保持甚至提高其力学性能、耐候性能以及其他物理性能，将是未来发展的趋势。