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低烟无卤聚丙烯(PP)阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-13 16:58:44
聚丙烯(PP)是一种无毒,价格低廉,用途广泛,机械性能优异的高分子聚合物,但是聚丙烯为易燃聚合物,无法满足在家电,电器中要求高阻燃、高灼热丝的要求,利用复配技术得到低烟无卤聚丙烯(PP)阻燃剂,可以满足阻燃和灼热丝的要求。

膨胀型阻燃剂一般是以P、C、N元素为核心部分的复合阻燃剂,通常由碳源(成炭剂),酸源(脱水剂),气源(膨胀剂)三部分组成。燃烧时各组分间发生化学反应生成多孔膨胀执迷的碳层,该碳层起到了隔热、隔氧、抑制烟雾、防止熔滴的作用,从而达到阻燃目的,膨胀型阻燃剂很早被广泛的用于防火涂料,将该阻燃剂用于塑料中是近20年的事情,由于国内合成技术的发展,克服了阻燃剂耐温低,分子量低,加工性差的缺点,使低烟无卤聚丙烯(PP)阻燃剂成为可能,并且成功应用于工业生产。

实验原材料:PP:MFR=1.5-3.5g/10min均聚PPT300;PP:MF=7-9g/10min共聚PPSP179;季戊四醇PER。

将T300,SP179,PERIFR等按照比例(配方比例见表一)均匀混合后在双螺杆挤出机按照170,180,180,180,185,185,185,190转速320RPM挤出,上述材料在注塑机中按照一区160,二区170,三区180,喷嘴180下注塑成型,按照ISO标准样条进行力学,热学进行检测。

膨胀型阻燃剂在受热时,成炭剂在脱水剂的作用下脱水成碳,碳化物在膨胀剂分解的气体的作用下形成蓬松发孔封闭结构的碳层。该碳层为无定形碳结构,其实质是碳的微晶,一旦形成其本身不燃,并可以阻止聚合物与热源间的热传导,降低聚合物的热解温度。另外,多孔碳层可以阻止气体的扩散,即阻止热解产生的气体扩散,同时阻止外部氧气扩散到未裂解聚合物表面,当燃烧得不到充分的氧气和热能时,燃烧的聚合物便会自熄。碳层形成的过程如下:

1.较低的温度下酸源释放出无机酸

2.在较高于释放酸的温度下发生酯化反应,体系中的胺可以作为酯化反应的催化剂

3.体系在酯化反应过程中融化

4.反应产生水蒸气和由气源产生的不燃性气体使PP材料发泡和温度降低,与此同时由于磷酸的存在使高聚物脱水炭化,形成无机物和炭残留物,且体系进一步膨胀发泡

5.体系进一步固化,温度降低,隔绝空气,反应完成,形成多孔炭层。


磷酸三苯酯tpp生产工艺

三氯氧磷直接法(热法)和三氯化磷间接法(冷法)。

(1)热法  将苯酚溶解在吡啶和无水苯溶剂中,在不超过10℃以下,缓缓加入三氯氧磷,然后在回流湿度下反应3-4h,冷却至室温后,反应物经水洗回收吡啶,用于燥硫酸钠脱水,过滤除硫酸钠,常压下蒸馏回收苯;减压蒸馏收集243-245℃/1.47KPa的馏分,经冷却、结晶、粉碎即得成品。

 ( 2 )冷法  将苯酚溶解在吡啶和无水苯溶剂中,然后于40℃下滴加三氯化磷生成,继续在70℃下通入氯气生成二氯代磷酸三苯酸,再于80℃下进行水解生成磷酸三苯酯。水解物经水洗、碱中和、浓缩后进行减压蒸馏得成品。精制方法:常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等杂质。用乙醇或乙醇与溶剂汽油的混合液进行重结晶精制。


复配的低烟无卤聚丙烯(PP)阻燃剂为含有酸源和气源的复合阻燃剂,PER:IFR=2:3使体系中酸源、碳源、气源达到最佳比例,形成最佳的阻燃效果。灼热丝检测时,由于测试的温度固定于一个数值,在阻燃体系中能够降低测试样品受热时的表面温度,并且灼热丝探头击穿样品的同时,形成致密的碳层阻止热量的继续传播,是通过GWIT测试的关键。

应用及用途:同溴系阻燃体系相比,此体系具有绿色环保,燃烧时无有毒气体,低烟,低密度的优点,在小家电外壳等产品中可完全替代溴系阻燃产品。

配方中SP179的加入改善了阻燃体系中阻燃剂对材料韧性的影响,在伸长率和简支梁缺口冲击强度上有所提高,复配的阻燃剂比市售阻燃剂有更好的可加工性和优异的耐温性能,在受热时能够显著降低材料的表面温度,形成致密的碳层。由于无卤膨胀型阻燃剂阻燃机理上的原因,此配方体系不适合含有矿物填料的配方,并且由于合成分子量较低,加工温度比溴系阻燃剂偏低。

聚丙烯,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotactic polypropylene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。

甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯,若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯,当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中,等规结构含量约为95%,其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。

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