微膠囊在阻燃劑中的應(yīng)用

1. 微膠囊阻燃劑發(fā)展史

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，聚合物材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但聚合物材料主要是由于C、H由于元素的組成，幾乎所有的聚合物材料都很容易燃燒，并在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的有害氣體和煙霧，因此火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)已成為全球關(guān)注的問(wèn)題。聚合物材料的主要研究方向是添加有效的阻燃劑，使聚合物材料具有可燃、自熄和消煙。

目前，磷阻燃劑、鹵素阻燃劑和鹵素阻燃劑一般存在以下缺點(diǎn)：1）分子質(zhì)量相對(duì)較小，容易從產(chǎn)品中遷移；2）分解溫度低于材料火災(zāi)溫度，燃燒前分解部分阻燃劑；3） 在光氧作用下容易分解；4)大多有毒或腐蝕性；5)與阻燃劑或其他添加劑相容性差。

近年來(lái)，阻燃劑微膠囊包裝技術(shù)在國(guó)際上得到了發(fā)展，并已成為商業(yè)產(chǎn)品。

2. 定義微膠囊阻燃劑

阻燃劑微膠囊技術(shù)是利用天然或合成的聚合物材料將阻燃劑分散成顆粒或液滴，在其表面形成惰性保護(hù)膜。當(dāng)發(fā)生燃燒時(shí)，膠囊損壞并釋放阻燃劑，以達(dá)到阻燃效果。

3. 阻燃劑微膠囊化常用方法

墻體材料是決定微膠囊性能的關(guān)鍵因素。一般來(lái)說(shuō)，墻體材料的主要要求是無(wú)毒、性能穩(wěn)定、成膜性好、無(wú) 它具有一定的強(qiáng)度和可塑性。許多無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料可用作墻體材料，其中聚合物材料較為常用。以下是幾種常用的墻體材料：

型材 材料 膠、瓊脂、瓊脂糖、麥芽糊精、脂肪、海藻酸鈉、海藻酸鈣、蟲膠、羥乙基淀粉、羥甲基淀粉、蛋白質(zhì)等無(wú)毒聚合物纖維素衍生物，如羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、乙酸羥丙基纖維素琥珀酸酯、甲基纖維素、乙基纖維素等。

4. 阻燃劑微膠囊常用的制備方法

分類

制備方法

壁材

應(yīng)用領(lǐng)域

優(yōu)缺點(diǎn)比較

適用范圍

物理法

噴霧干燥法

食品級(jí)膠體：明膠、植物膠、變性淀粉

食品

優(yōu)點(diǎn)：1. 熱敏物質(zhì)可以包埋 22. 包埋量高，穩(wěn)定性好3. 溶解性好 4. 現(xiàn)成設(shè)備生產(chǎn)能力高 5. 干燥塔內(nèi)壁使用壽命長(zhǎng) 6. 操作方便 7. . 設(shè)備尺寸大 2. 設(shè)備價(jià)格高 3. 耗電大 4. 與其他方法相比，包埋率相對(duì)較低

與水反應(yīng)的熱敏性、疏水性、親水性和物質(zhì)

空氣懸浮法

纖維素衍生物、蛋白質(zhì)衍生物、淀粉衍生物、蠟

醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥

優(yōu)點(diǎn)：1. 包埋率高，壁材厚度適中但均勻 缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)

固體芯材

真空蒸發(fā)沉積法

鋁、鎳、銅、蠟

塑料，儲(chǔ)氫金屬

優(yōu)點(diǎn)：操作方便，可大規(guī)模生產(chǎn)

非水溶性聚合物對(duì)活性物質(zhì)的包囊

靜電結(jié)合法

尼龍，鄰苯二甲酸二丁酯，

醫(yī)藥

優(yōu)點(diǎn)：1. 可批量連續(xù)生產(chǎn) 2. 成本低，成本低. 環(huán)保，設(shè)備簡(jiǎn)單

微膠囊含甘油

包接絡(luò)合物法(分子包接法)

環(huán)糊精

醫(yī)藥、食品

優(yōu)點(diǎn)：1. 包裝強(qiáng) ，干燥產(chǎn)品穩(wěn)定 2. 流動(dòng)性好，不吸濕 3. 生產(chǎn)成本低

膠囊化油、香料和風(fēng)味料、酸味劑、酶制劑和細(xì)胞

物理化學(xué)法

復(fù)凝聚法

明膠、 膠

記錄材料、香料、醫(yī)學(xué)、粘合劑

優(yōu)點(diǎn)：1. 操作簡(jiǎn)單 2. 高效、高產(chǎn)率 缺點(diǎn)：成本高

非水溶性固體粉末或液體

油相分離法

聚乙烯、聚苯乙烯、乙基纖維素、硝基纖維素

醫(yī)學(xué)、生物材料、感光材料

優(yōu)點(diǎn)：固體含量高 缺點(diǎn)：1. 污染、易燃易爆、有毒 2. 成本高

膠囊化水溶性或親水性物質(zhì)

干浴法(復(fù)合乳液法)

聚苯乙烯、纖維素衍生物、明膠等

醫(yī)學(xué)、生物材料、感光材料

優(yōu)點(diǎn)：膠囊機(jī)械強(qiáng)度大 缺點(diǎn)：1. 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定 22. 生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)

固體或液體芯材

熔化分散冷凝法

聚乙烯、石蠟等

醫(yī)藥、食品

優(yōu)點(diǎn)：壁材成本低 缺點(diǎn)：穩(wěn)定性差

熱敏、揮發(fā)性物質(zhì)

化學(xué)法

界面聚合

聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚脲等

記錄材料、香料、農(nóng)藥、膠粘劑

優(yōu)點(diǎn)：包裝率高 缺點(diǎn)：耐酸堿包裝要求

適用于活性物質(zhì)

原位聚合

聚苯乙烯、脲醛樹脂、聚氨酯等

壓敏紙，粘合劑

缺點(diǎn)：1. 單體需要可溶性，聚合物不可溶性 2. 成本高

氣體、液體、水溶性和油溶性單體

銳孔凝固浴法

聚乙烯醇、褐藻酸鈉、明膠等

醫(yī)藥、香料、飼料

優(yōu)點(diǎn)：1. 操作簡(jiǎn)單 2. 膠囊機(jī)械強(qiáng)度高. 膠囊粒徑小

生物活性體對(duì)紫外線光敏感

5. 使用微膠囊阻燃劑

5.1 阻燃尼龍中微膠囊的應(yīng)用

尼龍66是一種機(jī)電性能優(yōu)異的工程塑料。微膠囊紅磷是尼龍66非常有效的阻燃劑。在尼龍66中尼龍66中添加不到10%的紅磷可以很好地解決材料阻燃性的矛盾。

熊聯(lián)明以環(huán)氧樹脂和微膠囊紅磷為阻燃劑，制備了電子電氣封裝材料。當(dāng)添加10個(gè)微膠囊紅磷時(shí)，材料的阻燃性能可以達(dá)到UL94V-0 氧指數(shù)為19級(jí).5%提高到28.2%；在一定范圍內(nèi)添加微膠囊紅磷對(duì)材料的力學(xué)性能影響不大。當(dāng)添加量增加到14份時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度從48份開始.84MPa下降到46.92MPa，首先，稍微提高彎曲強(qiáng)度。

陳海群采用溶膠凝膠法制備了微膠囊超細(xì)紅磷。試驗(yàn)結(jié)果表明，5%氫氧化鋁溶液微膠囊紅磷為150℃干燥后左右真空穩(wěn)定性好。

5.2 阻燃微膠囊ABS中的應(yīng)用

周建使用不同類型和劑量的無(wú)鹵阻燃劑ABS熔融擠出無(wú)鹵阻燃ABS。對(duì)阻燃劑的種類和用量進(jìn)行了調(diào)查ABS阻燃效果的影響影響了無(wú)鹵阻燃的發(fā)展ABS氧指數(shù)。結(jié)果表明，微膠囊紅磷/Mg(OH)當(dāng)復(fù)合阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，ABS達(dá)到復(fù)合材料的阻燃性UL94V-0級(jí)。