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聚苯乙烯(PS)树脂阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-6 11:38:23
可用于聚苯乙烯(PS)的阻燃剂的品种很多,聚苯乙烯(PS)树脂阻燃剂按化学组成成分可归纳为两大类:有机阻燃剂与无机阻燃剂;聚苯乙烯(PS)树脂阻燃剂按使用方法又分为反应型和添加型。

溴系阻燃剂在20世纪70~80年代中期曾经历了一个快速发展的黄金时代,由于C-Br键的键能较低,大部分溴系阻燃剂在200-300℃下会分解,此温度范围正好也是聚苯乙烯(PS)的分解温度范围,所以在聚苯乙烯(PS)受热分解时,溴系阻燃剂也开始进行分解,并能捕捉其降解反应生成的自由基,从而延缓或终止燃烧的链反应。

同时释放出的HBr本身是一种难燃气体,这种气体密度大,可以覆盖在材料的表面,起到阻隔表面可燃气体的作用,也能抑制材料的燃烧。这类阻燃剂还能与其他一些化合物(如三氧化二锑)复配使用,通过协同效应使阻燃效果明显得到提高。

溴系阻燃剂在聚苯乙烯(PS)阻燃应用上具有重要地位,目前的主要产品有十溴二苯醚、四溴双酚A、四溴二季戊四醇、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴环十二烷等。溴系阻燃剂的主要缺点是降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性,燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体,使其应用受到了一定限制。

磷-氮系阻燃剂又称膨胀型阻燃剂,含有这类阻燃剂的高聚物受热时,表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层,起到隔热、隔氧、抑烟的作用,并防止产生熔滴现象,故具有良好的阻燃性能。膨胀型阻燃体系一般由三个部分组成:酸源(脱水剂),碳源(成碳剂)和气源(氮源、发泡源)。膨胀型阻燃剂主要通过形成多孔泡沫碳层在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃剂具有无卤、低烟、低毒的优点。

磷系阻燃剂起阻燃作用在于促使高聚物初期分解时的脱水而碳化。这一脱水碳化步骤必须依赖高聚物本身的含氧基团,对于本身结构具有含氧基团的高聚物。它们的阻燃效果会好些。对于聚苯乙烯(PS)来讲,由于本身的分子结构没有含氧的基团,单独使用磷系阻燃剂时阻燃效果不佳,但是如果与(0H)3和Mg(OH)2等复配即可产生协同效应,从而得到良好的阻燃效果。




磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃剂TCPP)生产工艺有以下步骤:

(1)以三氯氧磷和环氧氯丙烷为原料,在AlCl3的催化作用下得到磷酸三(2,3-二氯丙基)酯混合液。

(2)混合液中加入碱液碱洗至中性,静止分层,除去水层;将油层水洗后再次静止分层,去除水层,将油层蒸馏后得液体磷酸三(2,3-二氯丙基)酯,再在其 中通入氮气进行提纯。本工艺的制备工艺简单,制出的磷酸三(2,3-二氯丙基)酯与现有生产工艺相比纯度高,其质量检测结果明显优于现有技术中的生产工艺 制出的磷酸三(2,3-二氯丙基)酯。

磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃剂TCPP)主要用于软硬聚氨酯泡沫,环氯树酯,聚本乙烯,醋酸纤维素,乙基纤维素树脂和酚醛塑料,及枪式泡沫填缝剂的生产.特别推荐用刚性聚氨酯泡沫中具有优良的热导及水解稳定性,特别适用于ASTM84(II),用于化合物聚氨酯泡沫和不饱和树酯及酚醛塑料在低温时具有低粘性.通常还与三氧二锑配合使用,以提高阻燃效率.

磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃剂TCPP)是用于条状﹑快状泡沫生产中的火焰阻燃剂.它是一种成本低廉的火焰阻燃剂,且具有良好的稳定性.用于阻燃聚氨酯泡沫塑料,不饱和聚酯,液态酚醛树脂,粘合剂等重要的阻燃性增塑剂。也可用在矿用运输带(特别是煤矿)、导风筒、电线电缆、蓬布、壁纸、人造革、卷布滚等。在氰酸醚或聚醚与催化剂的混合物中的储存稳定性甚佳。


磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。它可使阻燃剂实现无卤化,其增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好,可抑制燃烧后的残余物。产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少。

其主要优点是效率较高;对光稳定性或光稳定剂作用的影响较小;加工和燃烧中腐蚀性小;有阻碍复燃的作用;极少或不增加阻燃材料的质量。但大多数磷酸酯类阻燃剂也存在着一些缺点。如耐热性差、挥发性大、相容性不理想,而且在燃烧时有滴落物产生等。

含磷无机阻燃剂最主要的产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。随着无卤阻燃剂材料用量的增加,红磷阻燃剂用量也在增加。红磷的阻燃效果比磷酸酯类的阻燃效果更好。含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。

氢氧化铝Al(OH)3(简称ATH)在200-300℃之间分解,吸热量为1 967.8 J/g,是集阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂。它具有无毒、无腐蚀、稳定性好、不挥发、高温下不产生有毒气体的优点,且价格低廉、来源广泛。

但作为阻燃剂,它也有填充量大、力学性能下降、加工性变差的缺点。Al(OH)3开始分解的温度正处于聚合物从凝相变为液相过程中,故对抑制聚合物材料早期温度的上升起作用。当Al(OH)3添加质量分数为40%时,可显著减缓材料的热分解速度,具有阻燃及降低发烟量的效果。

氢氧化镁在340-490℃之间分解,吸热量为782.9 J/g,热稳定性好,具有良好的阻燃及消烟效果,特别适宜于加工温度较高的聚苯乙烯(PS)材料。Mg(OH)2用于聚苯乙烯(PS)时(添加量大于50%)具有良好的阻燃效果,优于Al(OH)3。


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