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聚合物材料阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-9 13:38:15
降低聚合物材料的可燃性早己是材料领域研究的目标,科学工作者一直在研究聚合物材料阻燃剂

阻燃高分子材料主要由高分子材料基体和阻燃剂制成。即通过在高分子材料加工过程中加入添加型阻燃剂或通过反应型阻燃剂参与高分子材料的化学反应成为其中的结构单元从而赋予高分子材料阻燃性。

在聚合物材料阻燃剂中,最常用的方法是使用填料型阻燃剂。它与结构阻燃法相比,具有工艺简便、成本低廉、原料来源较为广泛、操作方便和阻燃效果较为明显等特点。环氧树脂常用的填料型阻燃剂有卤化物、磷化物、水合氧化铝、铝酸钙和多磷酸铵等。这些聚合物材料阻燃剂单独使用时就可达到较好的阻燃效果,若经过预处理或与其他阻燃剂配合使用则阻燃效果更佳。

卤系阻燃剂,如十溴联苯醚、四溴邻苯二甲酚酐、二溴新戊二醇等等,是使用最早的一类阻燃剂。卤系阻燃剂的阻燃效率高、价格低、添加量少、相容性好、阻燃稳定性好,能保持制品原有的理化性能,而且价格使用,品种多,使用范围广。

同时卤系阻燃剂也是备受争议的一类阻燃剂,因为卤系阻燃剂发烟量大,且释放出的卤化氢气体具有强腐蚀性和毒性,潜藏着二次危害。尤其是二噁英问题的出现出现后,有关含卤化物的阻燃剂带来的环境安全问题引起了人们广泛的关注。由于传统卤系阻燃剂对环境和身体健康产生的不利影响。

欧盟从2000年开始限制了卤系阻燃剂的使用。2003年欧盟颁布了“废弃电子电器设备指令(WEEE)”和“电子电器设备中禁用有害物质指令(RoHS)”两项指令9,进一步限制了卤系阻燃剂的使用。因而,采用无卤环境友好型阻燃材料与产品已是不争的事实。目前,阻燃材料中越来越多的使用具有环境安全性和使用安全性的无毒、无公害的无机阻燃剂和有机磷系阻燃剂。


磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂,面上大多数产品为白色片状结晶,改产品为白色结晶性粉末,也更用于溶解于有机溶剂。产品生产出口厂家主要分布在江苏丶浙江,目前磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)生产出口厂家价格以江苏为主。


常用的无机阻燃剂主要是氢氧化铝(三水合氧化铝)和氢氧化镁。在环氧树脂燃烧时,通过分解,转移燃烧热,稀释氧气,从而中断燃烧,发挥阻燃效应,具有有无卤、无毒、抑烟、价廉的特点,此外还能催化聚合物产生的CO转化为CO210。但是需大量添加才有效果显著,而无机阻燃剂的大量添加势必会对材料的力学性能造成不良影响。

19世纪纳米技术的发展给金属氢氧化物带来了福音,与此同时人们发现无机阻燃剂的粒径大小对阻燃性能有直接的影响1112。为了克服金属氢氧化物阻燃剂的的缺点,发挥其长处,近年来,金属氢氧化物阻燃剂逐渐开始向超细化发展。金属氢氧化物阻燃剂的超细化虽然降低了阻燃剂的添加量,但是超细化的加工过程也给工业生产提高了相应的成本。

Daniela K?nnicke等13分别考察了微米和纳米粒径的氢氧化铝(ATH)对碳纤维增强环氧树脂的阻燃性能。研究发现:粒径的降低可以提高ATH的阻燃效果;当纳米ATH的质量分数为20%时,相比纯环氧树脂热释放量降低了11%,而相比碳纤维增强环氧树脂的热释放量降低则可达38%。

王新龙等14合成了9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO),并让DOPO与环氧树脂反应合成了阻燃的含磷环氧树脂,并与纳米级氢氧化铝(ATH)制备了含磷环氧树脂/纳米氢氧化铝复合材料。研究发现:700℃时成炭率15.73%,氧指数为24%,初步表明有较好的阻燃效果。

随着环境保护意识的增强,人们要求阻燃剂具有阻燃性能优,有毒气体和烟雾的释放量少,不过多地损害被阻燃基材的各种使用性能等优点。特别是阻燃材料无卤化的趋势使传统的阻燃剂面临严峻的挑战,这就给含磷阻燃剂的发展提供了良好的机遇,使它成为自20世纪90年代以来阻燃领域内研究热点之一。开发出了磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯与磷酸三丁酯等常用增塑剂并且具有很好的阻燃作用磷酸酯的品种很多,用途非常广,但大多数磷酸酯为液体,具有耐热性差、发挥性大、相容性不理想等缺点。为此开发高分子量的缩聚磷酸酯称为磷系阻燃剂的发展方向之一。该类阻燃剂大多为酚类磷酸酯、氧化膦和膦酸酯型。

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