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环氧树脂材料阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-22 11:42:40
近年来,环氧树脂材料阻燃剂的消费量增长迅速,新的环氧树脂材料阻燃剂不断涌现。在对环氧树脂阻燃技术做了深入的调查研究之后.作者认为,当前国际上环氧树脂阻燃技术的发展趋势为安全化、复合功能化、新技术化和研究系统化.

为了使环氧树脂材料阻燃剂材料在其制备过程中不对人体和环境造成危害,首先要求阻燃剂本身是无毒的.其次要求阻燃过程中高温下的分解产物也是无毒的、非刺激性的,发烟量愈少愈好.一些常用的阻燃剂(如卤系阻燃剂),由于发烟量大且释放出来的烟雾、气体中的有毒成分将腐蚀环境物体,使人窒息,造成更多更大的二次灾害。为了减轻阻燃剂的有害作用以获得具有使用安全性的阻燃剂,以抑烟化、无毒化、无卤化等为主题的安全化已成为环氧树脂阻燃技术开发应用的主要趋势。

在研究环氧树脂的阻燃性能时、最基本的要求首先是不损害它的原有性能,例如不降低其力学性能、电学性能等。随着环氧树脂阻燃技术的发展,在这些基本要求之上,还希望环氧树脂具有某些特定的功能。

例如,为了解决A1(OH)3在电器用环氧树脂体系中的耐湿性问题,也就是提高其在潮湿环境下的电绝缘性,将混入Al(OH)3中的Na离子控制在100μg/g以下即可达到目的。应用微粒化的A1(OH)3并对其表面用硬脂酸处理.或用环氧硅烷、乙烯硅烷等有机硅偶联剂处理后,既使其阻燃效果很好,又能提高阻燃环氧体系的强度。另外,还出现了要求同时具有阻燃与抗静电功能和阻燃与电磁波屏蔽效应功能的环氧树脂产品.在某些特殊使用条件下,还要求具有耐热与耐辐射的环氧树脂阻燃材料。总之.对阻燃性环氧刚B要求有多层次的复合功能的动向已经出现.

为了发展和完善环氧树脂体系阻燃技术,很多新兴的科学技术也开始要求逐渐应用到环氧树脂阻燃性能的研究中。例如,为了使氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑等无机阻燃剂能更有效的使用,要求采用粉体工程的新技术使之微粒化,另外还可用表面化学技术使粒径有合理的级配.并有效控制粒子的形状,增加它们与环氧树脂的亲和力.

微胶囊化技术也开始运用于阻燃剂的使用中,它有助于更有效地发挥阻燃剂在环氧树脂体系中的作用.在国外,阻燃剂的微胶囊化已成为环氧树脂阻燃技术前沿研究的热门课题.为达到阻燃的目的,要有精确的表征各项性能的分析测试方法。



磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)

工业制法有三种:三氯氧磷与氯乙醇反应;三氯化磷与氯乙醇反应再氧化;三氯氧磷与环氧乙烷反应(工业常用方法)。

1、三氯氧磷和环氧乙烷以偏钒酸钠为催化剂,在50℃反应,反应物经中和、水洗、真空脱水脱低沸物,即得成品。也可用氯乙醇做原料,与三氯氧磷或三氯化磷反应来制造磷酸三(2-氯乙基)酯。

2、将326 kg三氯氧磷和1.0 kg偏钒酸钠投入反应釜中。充氮驱尽反应釜中的空气,在真空下通入650 kg环氧乙烷,于45~50 ℃下搅拌2~3 h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水。得成品。

3.将三氯氧磷和偏磷酸钠投入反应釜中。充氮驱尽空气,在真空下通入环氧乙烷,于45~50℃下搅拌2~3h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水得成品。

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%.


在物理、化学性质的基本数据方面已有各种现代化的精密仪器分析方法.但表征有关阻燃性能的测试方法的精度还远远不够.要不断地改进提高有关阻燃性能的分析测试方法。为此,除了注意人的操作技术外,在测试的各个环节,尽量采用自动控制的仪表.与计算机相连结.使测试技术现代化是很必要的。

TGA,DSC等热分析方法已逐渐被环氧树脂阻燃性能的研究所利用,鉴于在其他被环氧树脂阻燃性能的研究所利用,鉴于在其他技术领域现在发展到将热分析的方法与色谱、光谱的方法联合使用的阶段,对环氧树脂阻燃技术的研究也应当综合利用各种分析方法来阐明一些带有根本性的问题。

阻燃环氧树脂体系是各组分的复杂体系,它包括不同性质的阻燃剂、炭化促进剂、偶联剂和交联剂、消烟剂、填充剂等。显然,这样复杂的体系仅靠几条经验性的规则和一般的科学原理是不能完全指导它的配制的。

为得到这个体系的最优化的综合性能,必须研究这些成分间的相互作用要发挥它们之间的增益作用,避免它们之间有害的、相互抵消的作用。在具体运用过程中,不能只达到化学量论的平衡,还必须研究这些组分的热分解动力学过程,即在不同的时间、温度历程中它们基本上处于平衡状态,从加工处理的阶段开始,直到高温热解,必须靠很多的实验才能得道最合适的配方。因此,对环氧树脂体系阻燃技术的研究不能只停留在对阻燃添加剂、阻燃固化剂、阻燃结构的研究上,还应从全面的、系统的角度进行研究。

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