塑料阻燃技术的革命：聚合物/磷酸锆纳米复合材料

20世纪80年代末，聚合物/无机物纳米复合材料研究逐渐兴起，这为阻燃聚合物材料的研发开辟了新的途径，被国外有关文献誉为塑料阻燃技术的革命。

说起纳米材料，大家并不陌生。纳米是一种长度单位，1nm=0.000000001m，差不多一根头发丝直径的六万分之一。为了能有个直观的感受，老台我忍着痛拔下了一根自己的头发做参照。

而纳米材料指的则是本身至少有一维尺度小于100nm的材料。

那么，标题提到的聚合物/磷酸锆纳米复合材料又是什么？

是一种效果非常好的阻燃剂吗？阻燃作用机理是什么？有哪些分类呢？

聚合物/磷酸锆纳米复合材料

是指以特殊的技术制备的纳米级磷酸锆分散在聚合物基体中形成的复合材料。

由于磷酸锆材料极大的比表面积而产生的一系列效应，如密度小、机械性能强、与聚合物相容性好，特别是这类材料的耐热性和阻燃性能，使得它们具有较常规聚合物复合材料无法比拟的优点。

磷酸锆（ZrP）材料

一种多功能材料，既有离子交换树脂一样的离子交换性能，又有沸石一样的择形吸附和催化性能。同时又有较高的热稳定性和较好的耐酸碱性。

白色粉末，具有层状化合物的共性，化学稳定性较高，层状结构稳定，有较大的比表面积，表面电荷密度大，是一种较强的固体酸。不溶于水和有机溶剂。能耐较强的酸和一定的碱度。稳定性和机械强度很高。

磷酸锆阻燃原理：

1、OZrP 本身具有层状化合物的阻隔作用；

2、在复合材料燃烧时，OZrP会释放出结晶水，降低了气相燃烧区中可燃物的浓度并吸收大量的热量，延缓聚合物基体热分解并降低燃烧速度；

3、阻燃剂与 OZrP分解的产物能形成保护膜覆盖在聚合物表面，不仅能阻隔聚合物降解产生的挥发性产物向气相的传质过程，而且也阻隔了气相燃烧产生的热量向凝聚相的反馈；

4、其层间含有 Lewis酸点和 Bronsted 酸点，具有协同增效作用，促进成炭，同时对炭化层也起到固定和增强作用。同时固体酸对烟气具有高效吸附和催化转化作用，可明显减少烟气的产生。

复配试验

1–改性磷酸锆 OZrP/IFR 复配应用于 PP

2–改性磷酸锆 OZrP/ATH复配应用于 LDPE+EVA 体系

3–改性磷酸锆 OzrP 与有机磷系阻燃剂（SP-OPFR）复配应用于 PET

磷酸锆添加量

1%-3%（wt），根据产品需求选择适合的添加量。

优点：

1.磷酸锆纳米化合物，通常只作为阻燃协效剂或催化剂使用；

2.主要提升材料的机械性能、热性能，部分具有一定的抑制烟气生成、降低燃烧气体毒性的功能；

3.使用量较少，通常添加0.1%-3%即可取得较好的协效作用。

缺点：

1.需要同其他阻燃剂结合使用，单独使用很难达到效果；

2.受当前纳米技术限制，聚合物/磷酸锆无机物纳米复合材料要求技术高。

相信随着纳米技术的快速发展以及纳米产品的不断更迭，今后在阻燃行业，纳米材料也会得到更多的应用，聚合物/磷酸锆纳米复合材料的使用也会越来越多，前景将是一片光明！