微膠囊技術是指利用天然的或合成的高分子包囊材料,將固體的、液體的、甚至是氣體的微小囊核物質包覆,形成直徑1 ~ 5000 μm 的一種具有半透性或封閉膜的微型膠囊技術。微膠囊的外形是多樣化的,可以是球狀的葡萄串形,也可以是不規則的形狀;膠囊外表可以是光滑的,也有折疊的;微膠囊的囊膜既可以是單層,也可以是雙層或多層結構;而囊膜所包覆的囊核心物質既可以是單核也可以呈多核。
目前微膠囊技術在阻燃劑領域也得到了應用,主要能從以下幾方面對阻燃劑進行改進:
(1)氣/液態阻燃劑經微膠囊化后變成固態阻燃劑,可直接與聚合物摻混加工;
(2)根據所需要阻燃基材的種類選擇合適的壁材,提高阻燃劑與聚合物的相容性,從而減少和消除阻燃劑對聚合物制品物理、力學性能的不利影響;
(3)可減少液體阻燃劑或者水溶性大的阻燃劑在聚合物內部的遷移、析出,避免阻燃性能下降;
(4)可減少阻燃劑中的有毒成分在聚合物加工過程中的釋放量,避免環境污染;
(5)可以屏蔽阻燃劑的刺激性氣味并改變其色澤。
目前比較常見的包裹阻燃劑主要有:包裹紅磷和包裹聚磷酸銨
1、微膠囊包裹紅磷
紅磷作為阻燃劑由于含磷量高,所以阻燃效率高,在添加量較少的情況下即可得到優異的阻燃效果。但卻有如下缺點:
(1)紅磷在空氣中容易因吸潮變黏,長期與空氣接觸還會放出劇毒的PH3氣體;
(2)紅磷與高聚物的相容性差,容易產生沉降離析,給生產帶來困難;
(3)紅磷易燃,加工過程中容易起火。而采用微膠囊技術包覆紅磷阻燃劑可以改善紅磷阻燃劑的這些缺陷。
目前主要的工藝有:
(1)采用原位聚合法,以三聚氰胺-甲醛樹脂的預聚物為壁材制備包裹紅磷;
(2)以無機物氫氧化鎂或氫氧化鋁以溶膠-凝膠法制備包裹紅磷。
包裹后的產品吸濕性下降,且由于擁有一層耐溫性高的壁材,提高了產品與高聚物的相容性,加工過程中也不容易出現起火。
2、微膠囊包裹聚磷酸銨
聚磷酸銨作為膨脹型阻燃劑的主要成分之一,被廣泛用作涂料、塑料、纖維、橡膠等領域,但是APP存在易吸濕、易析出等缺點。而采用微膠囊技術可以在APP表面包覆一層疏水性材料,從而降低APP的吸濕性,并改善其與高分子材料的相容性。
目前主要的工藝有:
(1)采用原位聚合法,以三聚氰胺-甲醛樹脂預聚體為壁材進行聚磷酸銨的包裹;
(2)以環氧樹脂壁材,通過氨基固化劑的固化在聚磷酸銨表面形成包裹。
包裹后的產品流散性大大提高,水溶性降低,使聚磷酸銨在聚合物的降解速度大大的下降,提高了產品耐老化的性能,同時也降低了產品的遷移析出。
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