中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在材料科學(xué)領(lǐng)域，隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)苛，無鹵阻燃劑行業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展革新。聚乙烯(PE)作為應(yīng)用極為廣泛的聚烯烴通用塑料，在諸多領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，然而其易燃特性限制了進(jìn)一步應(yīng)用。無鹵阻燃劑為解決 PE 易燃問題提供了有效途徑，2025年，對(duì)無鹵阻燃劑在PE材料尤其低密度聚乙烯(LDPE)中應(yīng)用的研究持續(xù)深入，旨在提升其阻燃性能的同時(shí)，盡可能降低對(duì)材料力學(xué)性能的影響。

  一、無鹵阻燃劑對(duì) LDPE 材料阻燃性能的提升

  聚乙烯雖優(yōu)點(diǎn)眾多，如良好機(jī)械性、耐化學(xué)性、低密度、低成本、易加工、無毒及電絕緣性好等，但其極限氧指數(shù)僅約 17%，高溫下易降解成低分子量物質(zhì)，易燃性突出。在電器、電線電纜、建筑管道等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，必須進(jìn)行阻燃處理以滿足消防安全標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)含鹵素阻燃劑因加工時(shí)腐蝕設(shè)備、火災(zāi)中產(chǎn)生有毒氣體和煙霧及環(huán)境污染等缺點(diǎn)，應(yīng)用受限。因此，無鹵阻燃成為趨勢，其中膨脹型無鹵阻燃劑備受關(guān)注。

  實(shí)驗(yàn)采用非 APP 膨脹型無鹵阻燃劑 TC - 100 及表面處理后的 TC - 100 添加到 LDPE 中制備無鹵阻燃 PE 材料。結(jié)果顯示，阻燃劑對(duì)提高 PE 阻燃性能效果顯著。當(dāng) TC - 100 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá) 30% 時(shí)，材料極限氧指數(shù) LOI 可達(dá) 30.3%，垂直燃燒達(dá)到 UL - 94 V - 0 級(jí);表面處理的 TC - 100 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30% 時(shí)，LOI 更是提升至 34.7%，同樣達(dá)到 UL - 94 V - 0 級(jí)。添加阻燃劑后，PE 燃燒時(shí)熔滴現(xiàn)象得到抑制，LOI 實(shí)驗(yàn)中樣品明顯成炭，表面形成膨脹性炭層，發(fā)揮隔熱隔氧作用，樣條在 2 - 5 s 內(nèi)熄滅且無熔滴，表明無鹵阻燃劑 TC - 100 通過凝聚相成炭機(jī)理實(shí)現(xiàn)高效阻燃。

  二、無鹵阻燃劑在 LDPE 材料中的阻燃機(jī)理剖析

  磷氮系無鹵阻燃劑在驗(yàn)證 PE 阻燃性方面效果顯著。基于焦磷酸哌嗪(QZ10 - 2)的磷氮系阻燃劑 TC - 100，相較于鹵素基阻燃劑，在聚乙烯結(jié)構(gòu)中更具優(yōu)勢。它能在氣相和凝結(jié)相兩個(gè)獨(dú)立階段發(fā)揮作用，物理和化學(xué)反應(yīng)影響阻燃和降溫過程。TC - 100 可控制熔體流動(dòng)，通過酸進(jìn)行表面保護(hù)促進(jìn)炭層形成并防止炭層分解?；鹧嬷械?OP?(O?P?)加速自由基重組，清除 H 和 OH 自由基，在氣相中產(chǎn)生淬滅效應(yīng)，有效熄滅火焰并降低材料反應(yīng)活性。在固相中，焦磷酸哌嗪形成豐富的 P - OH 結(jié)構(gòu)，TC - 100 在冷凝階段分解為磷酸和多磷酸，通過正磷酸鹽或焦磷酸鹽橋接形成多環(huán)芳族化合物的稠環(huán)結(jié)構(gòu)，酸形成的熔融黏稠層保護(hù)聚合物表面，阻止氧氣滲透。

  三、無鹵阻燃劑對(duì) LDPE 材料力學(xué)性能的影響

  《2025-2030年中國無鹵阻燃劑行業(yè)市場分析及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》指出，對(duì)阻燃劑 TC - 100/PE 材料力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，未添加阻燃劑的 PE0 拉伸強(qiáng)度為 10.3 MPa，斷裂伸長率為 115.1%。添加阻燃劑后，對(duì)材料力學(xué)性能影響各異。未改性的 TC - 100 使材料拉伸強(qiáng)度明顯下降，斷裂伸長率也顯著降低;而改性后的 TC - 100 對(duì)材料拉伸強(qiáng)度影響較小。原因在于未處理的 TC - 100 以粉末顆粒形式分散在 PE 中，與 PE 界面粘結(jié)力差，受力時(shí)成為應(yīng)力集中點(diǎn)，易破壞材料沖擊強(qiáng)度;經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的 TC - 100 與 PE 分子鏈存在相互作用力和較強(qiáng)空間位阻作用，界面粘結(jié)力良好，材料沖擊強(qiáng)度僅小幅降低。

  從斷面形貌分析，通過 SEM 觀察樣品 PE1(添加未改性 TC - 100)和 PE2(添加改性 TC - 100)脆斷面發(fā)現(xiàn)，PE1 脆斷裂面平整，表明未改性 TC - 100 與 PE 基體結(jié)合力弱，粒子團(tuán)聚機(jī)會(huì)增加，導(dǎo)致力學(xué)性能降低;PE2 斷裂面粗糙，有凹陷與凸起，說明改性 TC - 100 均勻分散在 PE 基體中，利于應(yīng)力均勻分布，力學(xué)性能未明顯降低。二者對(duì)比凸顯改性 TC - 100 與 PE 基體相容性佳，對(duì) PE 材料力學(xué)性能影響小。

  綜上所述，2025年無鹵阻燃劑行業(yè)技術(shù)在LDPE材料應(yīng)用研究中取得重要進(jìn)展。無鹵阻燃劑 TC - 100 展現(xiàn)出良好阻燃效果，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 30% 時(shí)，阻燃材料 LOI 可達(dá) 30.3%，垂直燃燒達(dá) V - 0 級(jí)，且通過凝聚相成炭機(jī)理實(shí)現(xiàn)阻燃。經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的無鹵阻燃劑 TC - 100，不僅提高了在 PE 基體中的分散性，降低對(duì) PE 拉伸性能影響，還小幅提升阻燃性能，LOI 數(shù)值提升 14.5%。這一研究為無鹵阻燃劑在 LDPE 材料中的廣泛應(yīng)用提供了有力支撐，有助于推動(dòng)相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品在滿足消防安全標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，保持良好力學(xué)性能，促進(jìn)環(huán)保、安全且高性能材料的發(fā)展。

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