微胶囊在阻燃剂中的应用 改性阻燃剂

微胶囊在阻燃剂中的应用

1. 微胶囊阻燃剂发展史

随着我国经济建设的快速发展，聚合物材料的应用越来越广泛，但由于聚合物材料主要是由于C、H由于元素的组成，几乎所有的聚合物材料都很容易燃烧，并在燃烧过程中产生大量的有害气体和烟雾，因此火灾风险已成为全球关注的问题。聚合物材料的主要研究方向是添加有效的阻燃剂，使聚合物材料具有可燃、自熄和消烟。

目前，我国主要使用磷阻燃剂和卤素阻燃剂，一般存在以下缺点：1）相对分子质量小，容易从产品中迁移；2）分解温度低于材料火灾温度，部分阻燃剂在燃烧前分解；3） 在光氧作用下容易分解；4）大多有毒或腐蚀性；5）与阻燃剂或其他添加剂相容性差。

为了克服阻燃剂的上述缺点，近年来，阻燃剂的微胶囊包装技术在国际上得到了发展，并已成为商业产品。

2. 定义微胶囊阻燃剂

阻燃剂微胶囊技术是利用天然或合成的聚合物材料，将阻燃剂分散成颗粒或液滴，在其表面形成惰性保护膜。当发生燃烧时，胶囊损坏并释放阻燃剂，以达到阻燃效果。

3. 阻燃剂微胶囊化常用方法

墙体材料是决定微胶囊性能的关键因素。一般来说，墙体材料的主要要求是无毒、性能稳定、成膜性好、无 具有一定的强度和可塑性。相当多的无机材料和有机材料可以用作墙体材料，其中聚合物材料较常用。以下是几种常用的墙体材料：

型材 材料 胶、琼脂、琼脂糖、麦芽糊精、脂肪、海藻酸钠、海藻酸钙、虫胶、羟乙基淀粉、羟甲基淀粉、蛋白质等无毒、成膜性好、致密性好、机械性能差半合成聚合物纤维素衍生物，如羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、乙酸羟丙基纤维素琥珀酸酯、甲基纤维素、乙基纤维素等。

4. 常用阻燃剂微胶囊制备方法

分类

制备方法

壁材

应用领域

优缺点比较

适用范围

物理法

喷雾干燥法

食品级胶体：明胶、植物胶、变性淀粉

食品

优点：1. 操作可包埋热敏物质 22. 包埋量高，稳定性好3. 溶解性好 4. 生产能力高，现成设备 5. 干燥塔内壁使用寿命长 6. 操作方便 7. . 设备尺寸大 2. 设备价格高 3. 耗电大 4. 包埋率比其他方法相对较低

与水反应的热敏性、疏水性、亲水性和物质

空气悬浮法

纤维素衍生物、蛋白质衍生物、淀粉衍生物、蜡

医药、农药、化肥

优点：1. 包埋率高，壁材厚度适中但均匀 缺点:设备复杂，不经济

固体芯材

真空蒸发沉积法

铝、镍、铜、蜡

塑料，储氢金属

优点：操作方便，可大规模生产

非水溶性聚合物对活性物质的包囊

静电结合法

尼龙，邻苯二甲酸二丁酯

医药

优点：1. 可批量连续生产 2. 成本低成本低. 环保，设备简单

微胶囊含甘油

包接络合物法(分子包接法)

环糊精

医药、食品

优点：1. 包装强 ，干燥产品稳定 2. 流动性好，不吸湿 3. 生产成本低

胶囊化油、香料和风味料、酸味剂、酶制剂和细胞

物理化学法

复凝聚法

明胶、 胶

记录材料、香料、医学、粘合剂

优点：1. 操作简单 2. 高效率和高产率 缺点:高成本

非水溶性固体粉末或液体

油相分离法

聚乙烯、聚苯乙烯、乙基纤维素、硝基纤维素

医学、生物材料、感光材料

优点：固体含量高 缺点：1. 污染、易燃易爆、有毒 2. 成本高

胶囊化水溶性或亲水性物质

干浴法(复合乳液法)

聚苯乙烯、纤维素衍生物、明胶等

医学、生物材料、感光材料

优点：胶囊机械强度大 缺点：1. 产品质量不稳定 22. 生产时间长

固体或液体芯材

熔化分散冷凝法

聚乙烯、石蜡等

医药、食品

优点：壁材成本低 缺点：稳定性差

热敏、挥发性物质

化学法

界面聚合

聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚脲等

记录材料、香料、农药、胶粘剂

优点：包装率高 缺点：要求包装耐酸碱

适用于活性物质

原位聚合

聚苯乙烯、脲醛树脂、聚氨酯等

压敏纸，粘合剂

缺点：1. 单体需要可溶性，聚合物不可溶性 2. 成本高

气态、液态，水溶性和油溶性单体

锐孔凝固浴法

聚乙烯醇、褐藻酸钠、明胶等

医药、香料、饲料

优点：1. 操作简单 2. 胶囊机械强度大. 胶囊粒径小

包囊对紫外线光敏感的生物活性体

5. 微胶囊阻燃剂的应用

5.1 阻燃尼龙中微胶囊的应用

尼龙66是一种具有优异机电性能的工程塑料。微胶囊红磷是尼龙66非常有效的阻燃剂效的阻燃剂会产生良好的效果。在尼龙66中尼龙66中加入不到10%的红磷，可以很好地解决材料阻燃性的矛盾。

熊联明以环氧树脂和微胶囊红磷为阻燃剂，制备了电子电气封装材料。当添加10个微胶囊红磷时，材料的阻燃性能可以达到UL94V-0 级，氧指数从19级.5%提高到28.2%；微胶囊红磷的添加量在一定范围内对材料的力学性能影响不大。当添加量增加到14份时，材料的拉伸强度从48份开始.84MPa下降到46.92MPa，先稍微提高弯曲强度。

陈海群采用溶胶凝胶法制备了微胶囊超细红磷。试验结果表明，用溶胶凝胶法制备的5%氢氧化铝溶液微胶囊红磷在150℃左右真空干燥后具有良好的稳定性。

5.2 阻燃微胶囊ABS中的应用

周建使用不同类型和剂量的无卤阻燃剂ABS熔融挤出无卤阻燃ABS。对阻燃剂的种类和用量进行了调查ABS阻燃效果的影响对无卤阻燃的研制产生了影响ABS氧指数。结果表明，微胶囊红磷/Mg(OH)当复合阻燃剂的质量分数为20%时，ABS达到复合材料的阻燃性能UL94V-0级。