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聚氨酯制品的高效阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-7 18:42:35
目前要达到UL-94 V-0级的高阻燃级别,往往需要在材料中加进20%~28%的阻燃剂,国内的添加比例一般在26%~30%。聚氨酯制品的高效阻燃剂在添加18%~20%的情况下,就可以达到UL-94 V-0级,大大降低了阻燃材料的生产本钱。

将聚氨酯制品的高效阻燃剂加进到聚氨酯制成的电器产品、包装材料、环保发泡材料、电缆护套、涂料中,可以明显进步制品的阻燃级别。

据了解,无卤阻燃剂主要包括膨胀型阻燃剂和无机阻燃剂等。膨胀型阻燃剂是以磷、氮为主要阻燃元素的阻燃剂,含有这类阻燃剂的高聚物受热分解或燃烧时,表面能天生一层均匀的多孔炭质泡沫层。该泡沫层具有隔热、隔氧功能,还有抑烟和防止熔滴的作用。聚氨酯制品的高效阻燃剂符合当今对材料抑烟、低毒的要求,目前各国对膨胀阻燃剂产品研发十分重视。

膨胀型阻燃剂是近年来开发的以磷、氮为主要组成的阻燃剂,含这类阻燃剂受热时表面能形成一层致密泡沫炭层起到隔热、隔氧、抑烟又能防止熔滴 ;具有良好的阻燃性能。

我国自1992年就开始有研究成功的报告,至今有多个研究单位从事这方面的开发,但仍未见工业规模的生产报道。一直没有达到规模生产的原因可能有两个:一是产品中留有尚未反应的无机酸反映在阻燃制品表面有吸潮现象;另外一个就是膨胀型阻燃剂是一些大分子化合物合成;其最后一步是固相反应,它的传质、传热过程太复杂而至今工业化有一定困难。最后关于无机阻燃剂需要说明的是历来有人将三氧化二锑归于这一类,但严格来讲三氧化二锑本身不是阻燃剂,它只是与卤素类阻燃剂合用的协效剂。

氢氧化铝、氢氧化镁是无机阻燃剂中的主力军,尤其当某些领域内提倡无卤阻燃时,它们就会成为第一选择。由于无机阻燃剂需要添加的量很大,在某些特殊的情况下会超过高聚物本身的量,因此 势必对高聚物的物理机械性能产生非常大的影响 这就要求对无机阻燃剂作出处理即微粒化、表面活化。



磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(阻燃剂TDCPP)用途:

该产品具有高效阻燃剂,挥发性低,热稳定性高,耐水,耐碱稳定易溶于多数有机物质,加工性能好,用塑,防潮,防静电,防拉,防压缩性能。广泛用于不饱和聚酯,聚氨酯泡沫塑料,环氧树脂,酚醛树脂,橡胶,软质聚氯乙烯,合成纤维等塑料和涂料在高温热解,可以用作乳化剂和防爆剂。


微粒化的目的是让它们在高聚物中分散均匀在体相中处处起到阻燃作用。实验证明要达到同一阻燃标准,微粒化可适当减少用量。另外表面活化就是为了使无机阻燃剂与高聚物之间相容性好这样可以减轻由于大量无机阻燃剂加入而使高聚物本身机械强度的下降。

最近有些文章谈及无机纳米粒子的阻燃优越性。我们的工作经验认为这些纳米粒子的添加或许对改善机械强度有好处但对阻燃性能不会有太大影响。

法国里尔大学材料及转化研究部门开展的一项研究表明,使用无卤阻燃剂可实现牡蛎壳增强型聚丙烯(PP)的高效阻燃。研究结果显示,将基于磷酸盐的ExolitAP 760添加至该高性能聚丙烯复合物,可大大提升其热稳定性。

采用牡蛎壳作为特殊的矿物填料,以避免对环境造成不利影响,及在标准开采过程中产生的高能耗问题。此外,该方法还能通过回收利用减少垃圾填埋。ExolitAP可有效地提高该复合物的环保能力:ExolitAP没有毒性,不会在环境中累积。它的生物可降解性可使其降解成为自然界中存在的磷酸盐。此外,这一阻燃剂的添加剂量较低,对机械性能的影响较小。

该项目成果是证明在阻燃性要求较高的高端应用领域(如汽车和建筑物、建造等行业)使用生物基材料可行性的重大突破。除牡蛎壳之外,我们还在积极研究阻燃剂在如以亚麻等植物为填料的聚合物中的阻燃效果,以进一步探寻更为环保的材料来适应愈加严苛的环境要求。

液态低挥发阻燃剂,耐水解性和热稳定性较好,适用于聚胺酯软泡的阻燃。

固态阻燃剂添加到液态原料中轻易沉淀,一般在发泡前或发泡时加进。固态阻燃剂会使物料粘度增加,降低了产品的活动性,添加无机阻燃填料对泡沫性能有一定的负面影响。颗粒越细越有利于阻燃性能的发挥,并且减轻对泡沫物性的不利影响。


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