Page 58 - 《橡塑技术与装备》2022年9期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

材料的应用进展。硼化合物单独的阻燃效果在小节中 25.4% 增加到 29.4%、29%、29.9% ；使用 ZnB 观察
进行解释，即基于天然聚合物、生物复合材料、热塑 到最低的 PHRR 和 THE 值。而使用 AB 时观察到的烟
性聚合物和热固性聚合物。与其他填料的协同效应研 雾释放量最低。
究，如卤化合物、矿物填料、膨胀型阻燃系统、磷化 Liu 等 [27] 通过溶液浇筑法研究了 CaB 在海藻酸
合物以及包含有含氮、硅和碳添加剂的相互作用的复 钙复合材料中的阻燃效果。结果表明 ： LOI 值从 48%
合阻燃研究。最后，本综述提出了含硼阻燃剂在高分 增加到了 60% 以上，PHRR 和 THE 分别下降了 26%
子材料应用的一些关键挑战，并提出了它们未来的发 和 18% ； CaB 不仅在凝聚相中形成致密阻隔层，同时
展方向和机遇。 在气相中生成芳香族物质，从而具有双重阻燃作用。
Hou 等 [23] 由琼脂、海藻酸钠和 BA 制备阻燃薄膜，证
1 硼化合物单独的阻燃效果 实了 LOI 值随着 BA 添加量的增加而提高。
1.1 硼化合物在天然聚合物中的阻燃 1.2 硼化合物在热塑性聚合物中的阻燃
硼化合物也被用作天然聚合物的阻燃剂，包括丝 硼化合物在某些热塑性聚合物单独被用作阻燃
织物 [20~21] 、羊毛 [22] 、琼脂 / 海藻酸钠 [23] 和基于四乙 剂，这些研究在表 2 中给出。ZnB 在 PVC 中的阻燃效
氧基 硅烷的溶 胶 - 凝胶 [24~25] 等。在 这些研 究中观察 果被多数文献所证实，并在各种 PVC 的应用领域找到
到添加硼化合物会使天然聚合物的 LOI 值得到改善， 了商业用途。各种类型的 ZnBs （(4ZnO·B 2 O 3 ·H 2 O) [28] 、
PHRR 值得以降低。 (2ZnO·3B 2 O·3.5H 2 O) [29] 、(4 ZnO·B 2 O 3 ·H 2 O) [30] 被用
Gordon 等 [26] 人研究了硼砂（BX）、硼酸（BA） 于 PVC 的阻燃。在这些研究中观察到，随着 ZnBs 添
和氟硼酸铵在羊毛中的阻燃效果。当羊毛含有 0.5%( 质 加量的增加，PHRR 降低以及烟释放被抑制，LOI 值
量分数 ) 的硼时，表现出最大的阻燃作用。BA 的进一 增加。为了更好地了解 ZnB 在 PVC 中的阻燃作用，
步添加导致 LOI 值降低。在 BX 和氟硼酸铵同时存在 Yang 等 [39] 人使用 HCl 和 ZnB 作为模型化合物进行了
的情况下，LOI 值随着硼化合物用量的增加而增加。 相应的机理研究，并提出 ZnB 存在下 PVC 的分解过
硼化合物通过促进炭的形成在凝聚相中表现出阻燃作 程中会形成 ZnCl 2 。ZnCl 2 由于其路易斯酸特性和反式
用。Zhang 等 [22] 人在硼酸、硼化锌（ZnB）和硼酸铵 多烯结构，在 PVC 脱氯化氢过程中起到催化作用。这
（AB）存在下研究四乙氧基硅烷的溶胶 - 凝胶的阻燃 些多烯结构经历了分子间环化，从而增加了炭的形成
性质。使用二氧化硅溶液对 BA、ZnB 和 AB 进行处 并降低了烟密度（如图 1 所示）。
理 并将 其分 别 添加 到溶 胶 - 凝 胶中，LOI 值 分别 从

表 2 硼化合物在热塑性聚合物中的阻燃作用
基体材料 硼化合物 LOI UL-94 PHRR 参考文献
PVC ZnB (20%) 27±2 - 331 [28]
PVC ZnB (16%) 49±4 - - [29]
PVC 纳米 ZnB (5%) 54±13 - - [30]
TPU BN (4%) - - 681 [31]
PA 66 APB 31±6 - - [32]
HDPE ZnB 21±2 V0 - [33]
PET ZnB (5%) 20±2 - - [34]
PP ZnB (30%) 21±4 V0 - [35]
PLA 微孔硼基阻燃剂 (3%) 32±13 V0 328 [36]
EVA MC/ZnB (20%) 27.5±4 V0 250 [37]
PS 4- 乙烯基苯基硼酸 28±5 V0 - [38]

经表面改性的氮化硼（BN）被用作不同热塑性聚 石墨烯等层状结构，在凝聚相中起到阻隔作用，从而
合物的阻燃研究。采用十六烷基三甲基溴化铵 [31] 、膦 延缓了可燃气体的释放。
酸化聚乙烯亚胺 [40] 、植酸和吡咯 [41] 、聚多巴胺 [42] 等 各种有机硼化合物被用作热塑性聚合物中的阻燃
改性后的 BN 添加到聚合物中，在所有这些研究中， 添加剂，这些有机硼化合物的分子结构在图 2 中给出。
观察到随着 BN 添加量的增大，PHRR 和 THE 都随之 Liang 等人 [43] 将聚（苯基磷酰胺螺环二乙醇胺硼酸盐）
降低。可能的原因是，由于改性后的 BN 具有粘土和 添加在 PE 中，观察到随着添加量的增加，LOI 值呈

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