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阻燃劑知多少？
發(fā)表時間： 2021-10-22 16:35:34
作者： admin
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阻燃劑，賦予可燃聚合物難燃性的功能助劑，主要針對高分子材料的阻燃設計；根據(jù)其用途可分為添加型和反應型兩種。所添加的阻燃劑主要有有機阻燃劑和無機阻燃劑、鹵系阻燃劑(有機氯化物和有機溴化物)以及非鹵。有機系以溴系阻燃劑為主，以溴系、磷氮、氮、紅磷為主，無機阻燃劑主要有銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅系等。反應性阻燃劑則參與了單體的聚合反應，因而使聚合物本身含有阻燃成分，其優(yōu)點是對高分子材料的使用性能影響更小
阻燃劑，賦予可燃聚合物難燃性的功能助劑，主要針對高分子材料的阻燃設計；根據(jù)其用途可分為添加型和反應型兩種。
所添加的阻燃劑主要有有機阻燃劑和無機阻燃劑、鹵系阻燃劑(有機氯化物和有機溴化物)以及非鹵。
有機系以溴系阻燃劑為主，以溴系、磷氮、氮、紅磷為主，無機阻燃劑主要有銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅系等。
反應性阻燃劑則參與了單體的聚合反應，因而使聚合物本身含有阻燃成分，其優(yōu)點是對高分子材料的使用性能影響更小，阻燃性能更持久。
01
阻燃劑作用機理研究
阻燃劑的作用機制較為復雜，目前還不十分清楚。一般說來，鹵素化合物遇火加熱就發(fā)生分解反應，分解鹵素離子與大分子化合物反應生成氫鹵化。另一種方法是將大分子化合物在大分子燃燒時大量增殖的活性羥基游離基(HO·)反應，使其濃度下降，燃燒速率減緩，直至火焰熄滅。
鹵中，溴素的阻燃性比氯大。磷型阻燃劑的作用是，它在燃燒時生成偏磷酸，并將其聚合為非常穩(wěn)定的多聚體，使其成為塑料的保護層。
阻燃劑在吸熱、覆膜、抑制鏈式反應、不燃氣體窒息等方面都具有一定的阻燃作用。大多數(shù)阻燃劑是通過幾種機理來實現(xiàn)阻燃的。
02
阻燃劑分級。
(1)按元素種類劃分為鹵系、有機磷系及鹵-磷系、氮系、硅鋁-鎂系、鉬系等；
(2)根據(jù)阻燃性能可分為膨脹型阻燃劑，成碳阻燃劑等；
(3)無機阻燃劑、有機阻燃劑、聚合物阻燃劑等按化學結構分類；
(4)根據(jù)阻燃劑與所用材料之間的關系，可以將加入型和反應型阻燃劑分類，其中反應型阻燃劑參與了高分子的化學反應。
鹵系阻燃劑
本文介紹了鹵系阻燃劑在國內外的應用情況。鹵阻燃劑主要應用于電子、建筑等行業(yè)，其中約50~100種含鹵阻燃劑覆蓋了市場需求。
鹵素阻燃劑之所以受關注，主要是因為鹵系阻燃劑的阻燃性較高，其價格適中，其性能價格比其他阻燃劑難以與此指標相比較，加上鹵系阻燃劑品種多，應用范圍廣，受到人們的青睞。然而，鹵素阻燃劑在熱裂解或燃燒時會產生較多的煙、腐蝕性氣體，并會產生二惡英問題。
電子/辦公設備、建筑等行業(yè)所使用的80%以上的含鹵阻燃劑，主要用途是苯乙烯類及其共聚物、熱塑性工程塑料、環(huán)氧樹脂。
磷化阻燃劑
含有磷的化合物可以用作熱塑性塑料、熱固性塑料、織物、紙張、涂料、粘合劑等。這類阻燃劑有紅磷、水溶性無機磷酸鹽、不溶性聚磷酸銨、有機磷酸酯類、磷酸鹽類、氧化膦類、氫彈烴基磷酸酯類、溴芳烴類等。
鹵阻燃劑雖然阻燃性能較好，但存在著環(huán)境污染和毒性等問題，而磷系阻燃劑除了對苯乙烯、聚烯烴等幾大類聚合物外，還具有很好的阻燃性能，且二次污染小，因此引起人們的重視。
磷酸鹽類
磷酸一銨和磷酸二銨仍然是纖維與織物、無紡布、紙張、木材以及許多纖維素的有效阻燃劑。纖維素可以生成磷酸，使纖維素羥基酯化，產生的纖維素分解成碳，改變熱降解過程，從而實現(xiàn)阻燃。由于它們在水中溶解，所以它們的阻燃性不能持久。該產品是當前膨脹性阻燃劑的一個重要組成部分。
紅磷
紅磷是一種非常有效的阻燃劑，可以應用于含氧聚合物，如PC、PET、PBT、PPE，它們在歐洲用作尼龍元件的阻燃劑。因為紅磷會與大氣中的水發(fā)生反應，產生有毒的磷化氫，所以需要對工業(yè)產品進行穩(wěn)定處理。
三羥基磷(膦)酸。
三羥基磷(膦)作為高度填充的不飽和聚酯(例如氫化鋁，碳酸鈣)的稀釋劑。作為鹵素的協(xié)效劑，其作用不如氧化銻有效，但加工性較好。三羥基磷酸三丁基磷酸酯主要是三丁基磷酸三辛酯，三辛基磷酸酯和三丁氧基乙基。
二甲基磷酸甲酯含磷25%，是一種非常有效的阻燃劑。其高揮發(fā)性限制了應用。用于聚氨酯硬泡，高填充熱固性樹脂。粘度稀釋劑也可用于高填充熱固性樹脂。以氨甲酸為發(fā)泡劑和胺類催化劑時，二乙基磷酸乙酯相對穩(wěn)定。
芳基磷酸鹽類
非鹵阻燃劑主要用于聚氯乙烯和醋酸纖維素的不燃增塑劑以及用作PPE、PC/ABS合金等工程塑料。
三苯磷酸烷基化合物。
芳香磷酸鹽均為液體，其主要產物是由合成異丙基吲哚或異丁基苯酚制成。制備方法是將酚烷基化，然后與磷酰氯反應。所以烷基化三芳基磷酸酯是一種混合物。
磷酸三丁苯酯類抗氧化性好，但增塑性差。磷酸三基二苯酯是***有效的PVC阻燃劑。在歐洲使用，但也是***易揮發(fā)的。膦酸烷烴二芳基膦酸酯具有良好的增塑性，在PVC材料中應用較低，其煙度也低于三芳基膦酸。
2-乙基己基二苯基磷酸酯。
2-乙基己基二苯基磷酸酯被美國食品與藥物管理局批準用于食品包裝。異癸基二苯磷酸酯因其烴基不易揮發(fā)，可用于PVC電纜，特別是高壓電纜。
二聚芳香磷酸的揮發(fā)性很低，它與苯二酚、對苯二酚和二苯酚的聯(lián)接基是一樣的。應用于熱塑性塑料(如PPE,PC/ABS)。
一種改性的聚苯醚(PPE)
一種具有較高抗沖性的PPE(PS-HI)與PPE(PPE)混合物。按分級，一般含PS-HI55%~65%。磷酸鹽雖不能使PS-HI達到UL94的阻燃性，但可用于工業(yè)阻燃PPE樹脂，并達到UL95V-0級。PPE通過磷酸鹽產生磷酸化，使得PPE形成炭，具有阻燃作用。工業(yè)性阻燃劑為液體烷基化的三芳膦酸或二烯酸酯。
三芳基膦酸鹽。
三芳基膦酸鹽在加工過程中揮發(fā)，造成應力斷裂。使用二磷酸不揮發(fā)性可以降低應力斷裂。雙酚A可以作為二磷酸的聯(lián)結基。
鹵素磷酸鹽
在硬質聚氨酯泡沫產品中，含有磷酸鹵烷基酯的產品。但是熱穩(wěn)定性不佳。但是由于含鹵磷酸的基性毒性，已被歐盟和其他大多數(shù)***禁止使用，我國也不建議使用。
磷類氧化物。
磷酸鹽中的P-C鍵具有水解穩(wěn)定性，其含磷量比磷酸芳酯高，是一種更為有效的阻燃劑。其二元醇和三元醇是一種活性阻燃劑，用于聚氨酯和環(huán)氧。
該磷化物作為阻燃劑能抑制凝聚相中的自由基反應，它們本身也能產生玻璃狀物質，直至傳熱和傳質阻隔。目前，有機磷阻燃劑已成為鹵代阻燃劑的替代品。
有機氫氧化合物
有機氫氧是一種重要的阻燃材料。有機氫氧化物易加工，相對無毒，不會產生有毒、腐蝕性氣體，而且抑煙，重要的是比鹵素、阻燃系統(tǒng)便宜。
這種阻燃劑配比合理，能使材料滿足多種試驗要求。無機氫氧化鋁是銷售***多的阻燃劑，主要用于加工溫度低于200℃的合成橡膠、熱固性樹脂和熱塑性樹脂。由于存在環(huán)境問題，含鹵和磷阻燃劑對環(huán)境的影響，無機氫氧化物阻燃劑的應用不斷增加。
氫氧化鋁(ATH)
氫氧化鋁是一種常用的阻燃材料。本品為無毒白粉，白色至淡白色粉末，相對密度為2.42，莫氏硬度為3.0，加熱到超過320℃時，氫氧化鋁因失水損失34.6%。
在處理溫度低于190~230℃的氫氧化鋁時，氫氧化鋁是一種優(yōu)異的阻燃劑，其粒徑大小對其熱穩(wěn)定性有很大影響。
氫氧化鋁是一種阻燃材料，廣泛應用于彈性體、熱固性樹脂、熱塑性塑料等，還廣泛用于生產阻燃地毯上苯乙烯-丁二烯乳液，用于生產阻燃絕緣橡膠電纜、保溫泡沫、輸送帶和軟管。適用于大頂棚和墻壁的全不飽和樹脂中，用于洗手間用具，
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