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幾分鐘就可以讓你了解到阻燃劑!
2023-10-11
來(lái)源:未知
點(diǎn)擊數:  261        作者:未知
  • 阻燃實(shí)現的途徑

    氣相阻燃機理。即抑制在燃燒反應中起鏈增長(cháng)作用的自由性,而發(fā)揮阻燃作用。

    凝聚相阻燃機理。它在固相中阻止聚合物的熱分解和阻止聚合物釋放出可燃氣體的作用。

    中斷熱交換機理。即將聚合物物產(chǎn)生的熱量帶走而不反饋到聚合物上,使聚合物不再不斷分解。


    阻燃劑分類(lèi)

    根據元素種類(lèi)分為鹵系、有機磷系及鹵-磷系、氮系、硅系、鋁-鎂系、鉬系等。按阻燃作用分有膨脹型阻燃劑、成炭阻燃劑等。按化學(xué)結構分無(wú)機阻燃劑,有機阻燃劑,高分子阻燃劑等。按阻燃劑與被阻燃材料的關(guān)系可分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑,反應型阻燃劑參與高聚物的化學(xué)反應。

    1

    鹵系阻燃劑

    鹵系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的有機阻燃劑之一。鹵系阻燃劑主要用于電子和建筑工業(yè),約50~100種含鹵阻燃劑覆蓋了大多數的市場(chǎng)需求。

    鹵素阻燃劑之所以受到人們的重視,主要是鹵系阻燃劑的阻燃效率高,價(jià)格適中,其性能價(jià)格比這一指標是其它阻燃劑難以與之相比,加之鹵系阻燃劑的品種多,適用范圍廣,所以受到人們的青睞。但是,鹵素阻燃劑在熱裂解或燃燒時(shí)生成較多的煙和腐蝕性氣體及以受到二惡英問(wèn)題的困擾。

    超過(guò)80%的含鹵阻燃劑用于電子/辦公設備及建筑工業(yè),主要應用品種為苯乙烯類(lèi)及其共聚物,熱塑性工程塑料和環(huán)氧樹(shù)脂。

    2

    含磷阻燃劑

    含磷化合物可作為熱塑性塑料、熱固性塑料、織物、紙張、涂料和膠粘劑等的阻燃劑。此類(lèi)阻燃劑包括紅磷、水溶性的無(wú)機磷酸鹽類(lèi)、不溶性的聚磷酸銨、有機磷酸酯和膦酸酯類(lèi)、氧化膦類(lèi)、氫彈烴基磷酸酯類(lèi)和溴芳烴基磷酸酯類(lèi)。

    鹵素阻燃劑雖然具有高阻燃性,但存在環(huán)境污染及毒性等問(wèn)題,而磷系阻燃劑除對苯乙烯和聚烯烴等幾大類(lèi)聚合物外是非常有效的阻燃劑,而且二次污染小,所以該阻燃劑受到人們的關(guān)注。

    磷酸銨類(lèi)

    磷酸一銨(MAP)和磷酸二銨(DAP)仍是纖維與織物、無(wú)紡織物、紙張、木材等多種纖維素的有效阻燃劑。它們能形成磷酸,使纖維素羥基酯化,所生成的纖維素分解成炭,改變了熱降解歷程,從而達到阻燃的目的。它們易溶于水,故其阻燃性不能持久。它是目前膨脹型阻燃劑主要組分之一。

    紅磷

    紅磷是極有效的阻燃劑,可用于含氧聚合物,例如PC,PET,PBT,PPE,其作為尼龍部件的阻燃劑在歐洲用得較多。由于紅磷會(huì )與大氣中的水反應生成有毒的磷化氫,因此工業(yè)產(chǎn)品需要做穩定化處理和包覆。

    三羥基磷(膦)酸酯

    三羥基磷(膦)酸酯作為不飽和聚酯高度填充(如氫化鋁、碳酸鈣)時(shí)的稀釋劑。它在鹵化聚酯中也作為協(xié)效劑,不如氧化銻有效,但加工性好。較不易揮發(fā)的三羥基磷酸酯有三丁基磷酸酯、三辛基磷酸酯和三丁氧基乙基的磷酸酯。二甲基磷酸甲酯含磷量高達25%,是極有效的阻燃劑。它的高揮發(fā)性限制了應用。適用于聚氨酯硬泡,高填的熱固性樹(shù)脂。在高填充的熱固性樹(shù)脂中也作為黏度稀釋劑。二乙基磷酸乙酯在氨基甲酸乙酯有發(fā)泡劑和胺催化劑的條件下比較穩定。

    芳基磷酸酯類(lèi)

    芳基磷酸酯類(lèi)在工業(yè)中主要用于PVC和乙酸纖維素的不燃性增塑劑和作為工程塑料如PPE,PC/ABS合金的非鹵阻燃劑。

    烷基化磷酸三苯酯

    芳基磷酸酯類(lèi)都是液體,主要烷基化產(chǎn)物是用合成的異丙基葳酚或異丁基苯酚制成的。制法是先使苯酚烷基化,然后再同磷酰氯反應。因此烷基化三芳基磷酸酯是一混合物。其中磷酸三丁苯酯的抗氧化性能較好,但增塑性較差。磷酸甲三基二苯酯是PVC最有效的阻燃劑。但也最易揮發(fā),在歐洲使用。烷烴二芳基膦酸酯增塑性較好,用于PVC有較好的低溫性,它的生煙量也比三芳基膦酸酯少。

    2-乙基己基二苯基磷酸酯

    2-乙基己基二苯基磷酸酯已得到美國食品和藥品管理局的批準可用于食品包裝。異癸基二苯基磷酸酯由于有較長(cháng)的烴基不易揮發(fā),可用于PVC電纜,尤其高壓電纜。

    二聚體芳基磷酸酯揮發(fā)性較低,其連接基為間苯二酚、對苯二酚或雙苯酚。它們用于熱塑性塑料(如PPE,PC/ABS)。

    改性聚苯醚(PPE)

    改性聚苯醚(PPE)是PPE與高抗沖聚苯乙烯(PS-HI)的摻混物。根據等級,一般含有55%~65%的PS-HI。雖然磷酸酯并不能使PS-HI達到UL 94阻燃等級,但它在工業(yè)上用于阻燃PPE樹(shù)脂,并達到UL 95 V-0級。通過(guò)磷酸酯所生成的磷酸使PPE成炭達到阻燃的目的。工業(yè)用的阻燃劑是液態(tài)的烷基化的三芳膦酸酯或二烯酸酯。

    三芳基膦酸酯

    三芳基膦酸酯在加工時(shí)會(huì )揮發(fā),導致應力斷裂。用較不揮發(fā)的二磷酸酯則可減少應力斷裂。 雙酚A可為二磷酸醌的連接基團。

    含鹵磷酸酯

    含鹵烷基磷酸酯主要用于聚氨酯較硬泡沫制品。但熱穩定性較差。但因含鹵磷酸酯因基毒性,已被歐盟等多數國家禁止使用,我國也不推薦使用。

    磷的氧化物類(lèi)

    磷氧化物具有水解穩定的P—C鍵,它們的含P量高于芳基磷酸酯,因而是更有效的阻燃劑。它們的二元醇和三元醇是聚氨酯和環(huán)氧樹(shù)脂的活性阻燃劑。

    磷化合物作為阻燃劑,可在凝聚相中抑制自由基反應,它們本身還可生成玻璃狀物質(zhì)直到傳熱、傳質(zhì)的阻隔作用。有機磷系阻燃劑被認為是替代鹵代阻燃劑最有前景的品種之一。

    3

    無(wú)機氫氧化物

    無(wú)機氫氧化物是非常重要的阻燃劑。無(wú)機氫氧化物易處理,相對無(wú)毒,不產(chǎn)生有毒、有腐蝕性的氣體,而且抑煙,更重要的是比鹵、磷阻燃體系便宜。這類(lèi)阻燃劑采用適當的配方可使材料達到多種測試要求。無(wú)機氫氧化鋁是無(wú)機氫氧化物銷(xiāo)售最多的阻燃劑,主要用于加工溫度在200℃以下的合成橡膠、熱固性樹(shù)脂及熱塑性塑料??紤]含鹵及含磷阻燃劑的環(huán)境問(wèn)題,無(wú)機氫氧化物阻燃劑的應用得到持續的增長(cháng)。

    氫氧化鋁(ATH)

    氫氧化鋁是應用最廣泛的阻燃劑之一。是一種無(wú)毒、白色至淺白色的粉末,相對密度2.42,莫氏硬度為3.0,當溫度加熱到高于320℃時(shí),氫氧化鋁因失水而損失其重的34.6%。

    對于加工溫度低于氫氧化鋁分解溫度(190~230℃)的聚合物,氫氧化鋁是一種優(yōu)良的阻燃材料,值得注意的是顆粒直徑的大小對于熱穩定有影響。

    氫氧化鋁作為阻燃材料,用于彈性體、熱固性樹(shù)脂及熱塑性塑料等,也大量用于生產(chǎn)阻燃地毯的苯乙烯-丁二烯膠乳中,用于生產(chǎn)阻燃絕緣橡膠電纜、保溫泡沫塑料、傳送皮帶及軟管中等??捎糜谌坎伙柡蜆?shù)脂中,如層壓大頂棚及墻體,用于盥洗室器具、裝飾墻板、各種套罩、汽車(chē)防護罩、卡車(chē)零部件等,以及電子元件包括絕緣體及線(xiàn)路板。還包括建筑施工用具等。

    氫氧化鋁用于環(huán)氧樹(shù)脂及酚醛樹(shù)脂中,包括膠粘劑、層壓制件、線(xiàn)路板、仿大理石及陶瓷用具等。

    氫氧化鋁用于交聯(lián)丙烯酸樹(shù)脂阻燃及裝飾,作頂棚、水槽、盥洗室面板、裝飾材料及貼墻板等。

    在熱塑性塑料方面,由于鹵化物對環(huán)境的影響越來(lái)越受到關(guān)注,特別是在歐洲,氫氧化鋁越來(lái)越受到重視。其應用范圍也越來(lái)越大。在軟、硬PVC,乙丙橡膠、EPDM,EVAC,乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、PE-LD,PE-HD,PE與PP的混合物,利用茂催化技術(shù)制造的塑料等。另外,在電線(xiàn)電纜、導管、管道、膠粘劑、建筑用的層壓板、隔熱泡沫方面也得到普遍應用。

    氫氧化鋁可以提供生煙度較低的配方。與含鹵化物和氧化銻混合物的配方相比,該種配方生煙毒性低、腐蝕性也小。根據聚合物以及要求不同,氫氧化鋁質(zhì)量分數為5%~75%,在非鹵系統中,一般為35%~65%.在此應用范圍有時(shí)會(huì )增加混合物黏度,并對樹(shù)脂的物理性能產(chǎn)生負面影響。采用合適的助劑,合理的攪拌技術(shù)能使氫氧化鋁充分地分散,極大地降低上述影響。氫氧化鋁經(jīng)適當的表面處理也能減少因填充率高而產(chǎn)生的影響,可能增加材料的成本。

    氫氧化鎂

    氫氧化鎂是銷(xiāo)售量第二大無(wú)機氫氧化物阻燃劑。是一種白色至淺白色晶狀體粉末,相對密度2.4,莫氏硬度3.0。加熱至450℃以上時(shí),因失去水而減重30.9%(質(zhì)量分數)。

    氫氧化鎂作為阻燃劑時(shí),其純度要求相當高,至少含98.5%的氫氧化鎂,許多等級高于99.5%。大多數阻燃等級為白色粉末,顆粒直徑范圍從0.5~5 μm不等。表面積為7~15 平方米/g。大多數作為阻燃劑的氫氧化鎂經(jīng)表面處理,以提高其在聚合物中的分散性和分布。氫氧化鎂與氫氧化鋁一樣以較高的添加量使用,一般為50%~70%。由于高純度要求和表面處理要求,使得氫氧化鎂比沉淀級的氫氧化鋁貴。

    氫氧化鎂用于加工溫度在200~225℃的熱塑性塑料及熱固性樹(shù)脂。主要用于EVAC,PP及共混物、ABS及其共混物、含氟聚合物、PPE及共混物、聚酰亞胺等。不能用于熱塑性聚酯。氫氧化鎂與氫氧化鋁一起使用,以滿(mǎn)足不同使用要求。電線(xiàn)電纜、機架、建筑多層板、管道、電器等零件中也會(huì )用氫氧化鎂。

    4

    硅化合物

    硅化合物是新型阻燃劑。它可完全不依賴(lài)鹵素和磷的化合物而發(fā)揮阻燃作用。最近有關(guān)硅阻燃劑的文章和專(zhuān)利成為新熱點(diǎn)。所有各種組成的硅被用作阻燃劑研究。含硅合物無(wú)論是作為聚合物的添加劑還是與聚合物組成共混物,都具有明顯的阻燃作用。

    實(shí)用化的含硅化合物阻燃技術(shù)有:

    1)通過(guò)接枝反應,在高分子引入硅原子或硅基團;

    2)添加硅樹(shù)脂粉末;

    3)加入高分子量硅油與有機金屬化合物、白炭黑;

    4)硅橡膠與金屬化合物并用;

    5)聚合物/粘土納米復合材料;

    6)加主硅酸鹽;

    7)硅膠與碳酸鉀并用;

    8)含硅的低熔點(diǎn)玻璃。

    含硅阻燃劑及其阻燃劑技術(shù)目前得到廣泛的研究,含硅阻燃的高聚物大多少煙無(wú)毒,燃燒熱值低,火焰傳播慢,因而受到重視,其發(fā)展潛力和應用前景是十分巨大和廣闊的。
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