【塑料阻燃】带你解锁微胶囊技术在阻燃剂中的应用

微胶囊

微胶囊技术是指利用天然的或合成的高分子包囊材料，将固体的、液体的、甚至是气体的微小囊核物质包覆，形成直径1～5000μm的一种具有半透性或封闭膜的微型胶囊技术。

微胶囊的外形是多样化的，可以是球状的葡萄串形，也可以是不规则的形状；胶囊外表可以是光滑的，也有折叠的；微胶囊的囊膜既可以是单层，也可以是双层或多层结构；而囊膜所包覆的囊核心物质既可以是单核也可以呈多核，如下图所示：

常见微胶囊形状和结构示意图

目前微胶囊技术在阻燃剂领域也得到了应用，主要能从以下几方面对阻燃剂进行改进：

（1）气/液态阻燃剂经微胶囊化后变成固态阻燃剂，可直接与聚合物掺混加工；

（2）根据所需要阻燃基材的种类选择合适的壁材，提高阻燃剂与聚合物的相容性，从而减少和消除阻燃剂对聚合物制品物理、力学性能的不利影响；

（3）可减少液体阻燃剂或者水溶性大的阻燃剂在聚合物内部的迁移、析出，避免阻燃性能下降；

（4）可减少阻燃剂中的有毒成分在聚合物加工过程中的释放量，避免环境污染；

（5）可以屏蔽阻燃剂的刺激性气味并改变其色泽。

目前，市场中比较常见的包裹阻燃剂主要有： 包裹红磷和包裹聚磷酸铵

微胶囊包裹红磷

红磷作为阻燃剂由于含磷量高，所以阻燃效率高，在添加量较少的情况下即可得到优异的阻燃效果。但却有如下缺点：

（1）红磷在空气中容易因吸潮变黏，长期与空气接触还会放出剧毒的PH3气体；

（2）红磷与高聚物的相容性差，容易产生沉降离析，给生产带来困难；

（3）红磷易燃，加工过程中容易起 火。而采用微胶囊技术包覆红磷阻燃剂可以改善红磷阻燃剂的这些缺陷。

目前主要的工艺有：

（1）采用原位聚合法，以三聚氰胺-甲醛树脂的预聚物为壁材制备包裹红磷；

（2）以无机物氢氧化镁或氢氧化铝以溶胶-凝胶法制备包裹红磷。

包裹后的产品吸湿性下降，且由于拥有一层耐温性高的壁材，提高了产品与高聚物的相容性，加工过程中也不容易出现起 火。

微胶囊包裹聚磷酸铵

聚磷酸铵作为膨胀型阻燃剂的主要成分之一，被广泛用作涂料、塑料、纤维、橡胶等领域，但是APP存在易吸湿、易析出等缺点。而采用微胶囊技术可以在APP表面包覆一层疏水性材料，从而降低APP的吸湿性，并改善其与高分子材料的相容性。

目前主要的工艺有：

（1）采用原位聚合法，以三聚氰胺-甲醛树脂预聚体为壁材进行聚磷酸铵的包裹；

（2）以环氧树脂壁材，通过氨基固化剂的固化在聚磷酸铵表面形成包裹。

包裹后的产品流散性大大提高，水溶性降低，使聚磷酸铵在聚合物的降解速度大大的下降，提高了产品耐老化的性能，同时也降低了产品的迁移析出。

封面来源：图虫创意