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聚酯用氮系阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-8 16:30:14
本文介绍聚酯用氮系阻燃剂

马志领等研究表明,采用单一磷酸盐阻燃醋酸乙烯酯时容易发生破乳,用三聚氰胺、磷酸盐阻燃时,制得的涂膜不燃,受热发泡,形成致密的泡沫层。

实验还发现用三聚氰胺-甲醛树脂代替三聚氰胺,发泡效果更好;随着三聚氰胺量的增加,明显减少涂膜流动、熔滴现象。该实验采用聚乙烯醇碳源,以往未有报道。
聚酯用氮系阻燃剂在不饱和聚酯中的应用。三聚氰胺可用于阻燃不饱和聚酯的分解型吸热化合物,对于氧指数而言,普通聚酯中的聚酯用氮系阻燃剂质量分数低于30%时,三聚氰胺的作用优于ATH(氢氧化铝);但质量分数高于30%时,三聚氰胺的作用远较ATH逊色。

相反,对UL-94阻燃标准,三聚氰胺比ATH效果好。为使不饱和聚酯达到UL-94V-1级,三聚氰胺质量分数约为40%,而ATH质量分数为40%~50%。此外,当三聚氰胺为阻燃剂时,材料在UL94试验中第1次点燃时,燃烧时间极短,而第2次点燃,燃烧时间则增长,火源移走之后不发生阴燃,这点很有工业价值。

显然三聚氰胺可作为不饱和聚酯的有效阻燃剂,虽然三聚氨胺的价格高于ATH,但考虑到ATH密度高于三聚氰胺,则采用三聚氰胺为阻燃剂时材料成本不会过多提高。

氮-磷阻燃不饱和聚酯体系,可获得磷-氮协同效应,加入三聚氰胺可提高氧指数。单独向不饱和聚酯中加入三聚氰胺;添加量低时,氧指数较小,难以满足树脂阻燃要求。但含量高时会导致常温固化时间长,树脂流动性差等一系列生产上的障碍。三聚氰胺的引入能有效地减少有机磷用量,降低生产成本,解决了单纯用有机磷阻燃剂致使固化时间延长的问题。

采用三聚氰胺与磷酸三乙酯阻燃氨基甲酸酯改性的不饱和丙烯酸酯树脂,当阻燃剂ω(磷酸三乙酯)2%+ω(三聚氰胺)30%时,MODAR树脂(不含玻纤)阻燃性均达到UL-94V-0级,燃烧时间为0(抗燃性极佳)。并且可以缩短聚酯固化时间,其产品颜色较白,外观较美、着色力极佳,并且与石膏、碳酸钙相容性好。

虽然当前含卤阻燃剂仍占主导地位,但阻燃剂的无卤化是不可逆转的发展趋势。氮系阻燃剂在获得较大空间的同时将朝着提高氮含量提高阻燃效率的方向发展,并着重解决氮系阻燃剂不易分散、相容性差等工艺性问题;另一方面,还需研究与其他阻燃剂如磷、无机阻燃剂协同的机理,以便更好与其他阻燃剂复配。



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%.


磷-氮阻燃剂大多利用膨胀阻燃的机理,但一些树脂如聚醋酸乙烯酯由于软化点低,柔性结构多,发泡后结构骨架支撑强度不高,难以形成泡沫层;这些不足都有待克服,以便更深入的优选出绿色环保、综合性能好的阻燃剂。

结果表明,单一的聚磷酸三聚氰胺对玻纤增强的尼龙有良好的阻燃效果,当添加质量分数为25%的阻燃剂时,尼龙的氧指数为38.0,达到UL-94V-0级。

氮-磷阻燃剂MelapulrA-90,20%~25%时,可使玻纤增强的尼龙达UL-94V-0阻燃级(1.6mm试样),力学性能良好。

氮系阻燃剂在聚苯乙烯中的应用。HajlimeN等利用含酚羟基的三苯磷酸盐和三聚氰胺氰脲酸盐为阻燃剂,制得了阻燃级别达UL94-V-0级的聚苯乙烯(包含聚亚苯醚),并研究了其相互作用。

三苯磷酸盐上的羟基和氨基之间形成的氢键表明三苯磷酸盐对MeamineCynurate有增容、协效作用,这样既很好地解决了氮系阻燃剂和树脂的相容问题,又在获得优异阻燃性能的同时使树脂具有优异的流动性、耐热性、耐冲击性,解决了阻燃性提高和其他力学性能下降的矛盾。

氮系阻燃剂在聚酯中的应用。AlexanderBalabanovich[32]等用添加质量分数10%环状甲基氧化磷(OP)与15%APP(聚磷酸铵)制得阻燃级V-0级的自熄性PBT(聚酯)。研究显示,共混阻燃剂导致PBT肢解生成芳香腈、磷脂基团、磷酸-磷的无氧物等的共混难燃物质致密覆盖在材料表面,阻断材料燃烧过程。

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