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                                                防火阻燃用可膨脹石墨的最新進展

                                                文章來源:青島巖海碳材料有限公司作者:admin時間:2019-12-19

                                                   可膨脹石墨是通過在鱗片石墨的層狀晶體結構中插入酸(通常用硫酸、硝酸或有機酸)進行反應制得。此過程中,我們必須要使用一些氧化劑,如H2O2、HNO3或者KMnO4 等;或者可以通過電化學的方法制備石墨插層化合物。完成反應后,再進行中和、水洗和干燥而制作成最終的產品。

                                                    可膨脹石墨的膨脹特性不同于其他膨脹劑。在受到高溫時,由于吸留在層間點陣中化合物分解,可膨脹石墨膨脹,變成密度很低的蠕蟲狀。膨脹后的石墨可在阻燃材料表面形成一個非常好的絕熱層,能有效隔熱。其自身在火災中的熱釋放率低,質量損失小,產生的煙氣少。所以近年來,可膨脹石墨作為一種膨脹型阻燃劑應用于合成材料中,并且在科研及工業領域引起了越來越多的關注。
                                                    可膨脹石墨在防火阻燃材料方面的應用已取得很大的進展,除了傳統的阻火圈、防煙條、防火門、防火堵料、阻燃涂料等常規產品外,其他一些應用也日趨廣泛。在泡沫產品中,可膨脹石墨的阻燃已經發揮了很大的作用。加入可膨脹石墨的PU 泡沫已經被應用到飛機、火車及其他交通工具的座椅中。由PP、PE 及其他聚烯烴合成的電線電纜中也已經應用可膨脹石墨來增強阻燃性能。除此以外,在屋頂使用的瀝青卷材等領域中,可膨脹石墨也占有一席之地。
                                                 
                                                    隨著可膨脹石墨在阻燃方向發展的日益廣泛,各個行業針對可膨脹石墨的性能也提出了不同的要求,使其在發展過程中同時面臨著機遇和挑戰。
                                                    1、PU 聚氨酯行業
                                                    如前所述,可膨脹石墨是聚氨酯PU 泡沫材料的有效阻燃劑??膳蛎浭赑U 泡沫中不但有阻燃作用,還有抑煙效果,是一種越來越受到業界關注的無鹵阻燃劑。但是將可膨脹石墨應用到PU 泡沫中也存在著困難。
                                                    大多數PU 發泡設備適用的反應體系均為液態,為了將可膨脹石墨有效地加入,必須對設備進行改進。同時為了在防止加工過程中,加入的可膨脹石墨對設備產生摩擦破壞,可膨脹石墨的灰分也成為了影響其應用的重要指標。這就要求可膨脹石墨中的灰分必須為軟灰分,使得可膨脹石墨原料的選取條件更加嚴格。
                                                    對于一些特殊制品,PU 泡沫后續的熱壓過程也對可膨脹石墨提出了更高的要求。如可膨脹石墨的起始膨脹溫度(Start Expansion Temperature, SET)不能低于某一溫度,否則可膨脹石墨會在熱壓的過程中開始膨脹,影響制品的性能。
                                                此外,為了使可膨脹石墨很好的分散在聚氨酯的重要組成多元醇中,并不容易沉降,需要對可膨脹石墨進行表面處理,改變其表面性能,或者使其成為多元醇/石墨的觸變體系,從而解決分散問題。
                                                    2、涂料工業
                                                    可膨脹石墨的細顆粒加入到普通涂料中,可以得到性能較好的阻燃防靜電涂料,其在火災中形成的大量輕質不燃碳層,能有效阻隔熱量向基材的輻射,有效保護基材。此應用要求可膨脹石墨在保證其阻燃效果的同時,必須保證其具有較細的粒度。同時,針對不同的涂料配方,可膨脹石墨表面的酸堿度也要適當的進行調整。
                                                    3、工程塑料領域
                                                    目前,已有大量關于可膨脹石墨用于阻燃聚烯烴、阻燃橡膠、阻燃苯乙烯塑料等的報道??膳蛎浭部商砑佑谧枞脊こ趟芰现?,可有效的增強塑料防火性能,膨脹性能,同時不影響塑料本身的柔韌性和其它物理性能,且在火焰中不揮發出有毒氣體、酸霧、煙等,不增加材料的危險性。但是這也對膨脹石墨的起始膨脹溫度提出了嚴格的要求,如用于 PBT, PA 等工程塑料的可膨脹石墨,為了使其在加工時不膨脹,可膨脹石墨起始膨脹溫度要求達到280 -300℃。以上所有這些,都是相關行業近年來對可膨脹石墨提出的新要求。
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