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氮磷膨胀型阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-21 11:16:17
氮磷膨胀型阻燃剂因其高效低毒的特性而受到广泛关注。本文介绍了氮磷膨胀型阻燃剂的组成。

随着社会发展,高分子材料广泛用于工业生产及人们的日常生活中,高层建筑、室内装潢、电器、汽车以及煤矿井下的传送带等所涉之处皆有高分子材料的存在。但是,大多数高分子材料都有一个致命的缺点,即在高温下易分解、燃烧。它们的氧指数大多都小于21,所以,只要遇 到火源,大多数高分子材料都会在空气中被点燃,继而燃烧,其熔融滴落物还可引燃其它可燃物,造成火灾的蔓延,另外,高分子材料燃烧时受热分解所放出 的毒气、 黑烟对人们的生命安全更是造成巨大的威胁与伤害。因此,高分子材料的阻燃问题越来越引起人们的关注。高分子材料欲阻燃,需施加阻燃剂。

阻燃剂按属性可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂,无机阻燃剂具有低烟、 低毒、无卤、稳定性好,价格低廉等优势,但存在着添加量大、与材料的相容性差、降低材料性能等缺点,受到一定程度的限制。有机卤系阻燃剂虽与材料相容性好、添加量小、性价比高、对材料的性能影响小,但是燃烧时发烟量大、产生卤化氢等大量的有毒气体,对人类自身及其环境产生危害。

随着二噁英问题的出现,人们积极研制新型无卤有机阻燃剂来代替有卤阻燃剂。体系内同时含有酸源、碳源及气源的氮磷膨胀型阻燃剂(IntumescentFlameRetardant,氮磷膨胀型阻燃剂)填充的高聚物受强热或燃烧时,表面生成一层均匀的多孔炭质泡沫层,能起到隔热、隔氧、抑 烟、防熔滴的作用,且无卤、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生,具有良好的阻燃和抑烟功能,因而日益受到广泛关注。

氮磷膨胀型阻燃剂不以氧化锑为协效剂,不含卤素,含有这种阻燃剂的高聚物在受热时,在聚合物表面能生成一层均匀的炭质泡沫层,起到隔热、隔氧、抑烟、防止熔滴产 生的作用。 氮磷膨胀型阻燃剂主要由三部分组成,酸源、气源、碳源。酸源,即脱水剂或炭化促进剂,通常为无机酸或受热时能生成无机酸的盐,能够促进炭化物的形成,无机酸要求沸点高,且氧化性不太强。


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常见酸源类型有磷酸、五氧化二磷、三氯氧磷、三氯化磷、硫酸、硼酸、硼酸盐、磷酸胺盐、磷酸酯等。气源,即发泡源,能产生惰性气体,为铵类和酰胺类物质,常 见类型有三聚氰胺、双氰胺、尿素、聚酰胺、脲醛树脂等。

碳源,即成炭剂,形成泡沫炭化层,主要是含碳量高的多羟基化合物。常见类型有淀粉、糊精、酚醛树脂、三嗪衍生物、季戊四醇及其二聚体、三聚体、新戊二醇、丙三醇等。各组分的选择原则为:(1)酸源: 酸源必须能够使含碳多元醇脱水。酸源必须在较低的温度释放酸,尤其应低于多元醇 的分解温度;(2)碳源:碳源的有 效性与碳含量及活性羟基的数量有关。碳源应在其本身或材料分解前的较低温度下与催化剂反应;(3)气源:发泡剂应在氮磷膨胀型阻燃剂体系熔化后、固化前的温度发生分解,并释放出大量气体。

于特定的膨胀阻燃聚合物体系,有时并不需要3个组分同时存在,而聚合物本身可以充当其中的某一组分。刘彦明等研究了三聚氰胺/磷酸合成的膨胀型阻燃剂聚磷酸蜜胺对玻纤增强尼龙(PA6)阻燃性能的影响,结果表明,当三聚氰胺/磷酸的摩尔比为1.0∶1.2时合成的聚磷酸蜜胺的阻燃性能最好,阻燃性能可以达到UL94V-0级,且阻燃玻纤增强PA6的综合性能达到国外同类产品的指标。

氮磷膨胀型阻燃剂优点在于聚合物表面能生成一层均匀的炭质泡沫层,可以起 到隔热、隔氧、抑烟的作用,并能防止熔滴的产生。而缺点在于(1)与聚合物相容性差,可能会导致被阻燃基质的物理力学性能、电性能和绝缘性能的下降,以及外观的改变;(2)吸湿性大。

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