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高分子材料用阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-11 17:31:47
本文介绍高分子材料用阻燃剂

高分子材料由于本身的诸多优良性能,在日常生活和生产中占据着越来越重要的位置,但由于其易燃性和低燃点引起的火灾给人们带来了惨重的损失,因此高分子阻燃材料的研究十分必要。

下文讲解高分子材料用阻燃剂的分类、高分子材料用阻燃剂阻燃机理和几种常见的高分子阻燃材料,以及每种阻燃材料的优缺点,最后介绍了高分子阻燃材料的发展方向和要求。

20 世纪50 年代后,随着高分子材料工业的发展,高分子合成材料愈来愈广泛地应用于生产和生活的各个领域。与此同时,由于这些有机聚合物的易燃性和低燃点而引起的火灾给人们酿成了惨重的人员伤亡和巨大的经济损失,所以研制出高性能且阻燃的高分子材料已经成为一种必然趋势。

自上世纪60 年代起,一些工业发达国家即开始研制生产并应用阻燃塑料、阻燃橡胶和阻燃纺织品,而我国相对落后。但是目前随着电器、电子、机械、汽车、船舶、航空航天和化工业的发展,对产品材质的阻燃要求也愈来愈高,使阻燃剂和阻燃材料的研制、生产及推广应用得以迅速发展,其品种也日趋增多、产量急剧上升。

目前就全球产量和用量来看,阻燃剂已成为仅次于增塑剂的塑料助剂,而就产量的年增长率而言,阻燃剂也位居各种塑料助剂的前列。由于阻燃材料应用领域的拓展和人类生存环境的需求,具有多重阻燃效用(气相、凝聚相阻燃)及低烟、低毒的新型阻燃剂合成和阻燃技术的研究已成为当今高分子阻燃材料关注的两大课题。

阻燃剂的阻燃机理与燃烧有着密切的关系。目前普遍认为燃烧反应有4个要素:燃料、热源、氧和链反应,而通常物质的燃烧又分为3个阶段,即热分解、热引燃、热点燃,如果对不同燃烧阶段燃烧的4个要素采用相应的阻燃剂加以抵制,就形成了不同类型的阻燃剂。

阻燃剂的分类方法很多,第一类分类方法是根据应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。与聚合物简单地掺和而不起化学反应者为添加剂型,主要有磷酸酯、卤代烃和氧化锑等;反应型则在聚合物制备中视作原料之一,通过化学反应成为聚合物分子链的一部分,所以对材料的使用性能影响较小,阻燃性持久,主要有卤代酸酐、含磷多元醇等。



中文名称:磷酸三(2-氯乙基)酯,三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)

英文名称:Tris(2-chloroethyl) phosphate

中文别名:三氯乙基磷酸酯阻燃增塑剂;;磷酸三(β-氯乙酯);2-氯乙基磷酸双(2-氯乙基)酯;三(β-氯乙基)磷酸酯;磷酸三(2-氯乙基)酯;TCEP;磷酸三氯乙酯

CAS RN:115-96-8

EINECS号:204-118-5

分 子 式:C6H12Cl3O4P

分 子 量:285.4898

磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)用途

1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有极佳的阻燃性,优良的抗低温性及抗紫外线性,其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧,但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别,而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料,不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等,也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%~20%,在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右,在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%~10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。

2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂,除具有自熄性外,还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5~10份。本品为合成材料的优良阻燃剂,兼具有良好的增型作用,广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等,所制得的产品除具有自熄性外,还可改善制品的物理性能,制品手感柔软,也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂,并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料,一般添加量为5%~10%。

3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯,阻燃效果显著,不易挥发及水解,对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%~20%.


此外,具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴。第二类分类方法是根据材料本身分为无机系和有机系。无机系细分为碳酸硅、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑等,有机系可细分为卤系、有机磷系、磷—氮系(无卤膨胀型阻燃剂)、有机硅系等。

阻燃化技术的基本原理可归纳如下:

1.使燃料反应(气相)的活性游离基钝化。卤素化合物具有使担当燃料反应促进剂的活性羟基游离基钝化的作用。

2.以不可燃烧的气体隔断氧气的供给。卤素化合物与Sb2O3的协同效应产生出SbCl3具有这样的效果。

3.由于生成结碳层及无机层使可燃物减少,并隔断氧气供给。接碳现象是阻燃性聚合物燃烧时,作为阻燃剂的磷化物及金属氧化物。金属水合物发生脱水反应,由于聚合物的分解、环化反应生成石墨状燃烧残渣。通过可燃成分的降低和隔热效果,显示出优异的阻燃效果。磷化合物会有结碳生成;硅化合物会以Si-O-C,Si-C 键生成物想成的无机层作用;金属氧化物会使PVC低发烟。

4.燃烧反应体系的吸热效果。由于水合金属氧化物的脱水反应引起的吸热反应,从而降低反应温度,阻止燃烧反应的进一步蔓延。

5.低发烟机理。结碳的形成使可燃成分的减少、烟中的微粒子碳因金属氧化物的存在而加速了氧化。C→CO→CO2

6.低有害气体化机理。CaCO3可捕获HCl气体,Cu2O、CuO可捕获HCN气体。

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