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聚合物阻燃剂的选择和发展趋势

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2015-9-14 10:39:04

聚合物阻燃剂的选择和发展趋势

      聚乙烯(PE)阻燃剂的选择卤-锑体系,即气相阻燃机理。常用的卤系阻燃剂是十溴二苯醚、六溴环十二烷、八溴醚、四溴双酚A等,加上阻燃协效剂三氧化二锑,具有添加量少,阻燃效果好的特点。但卤素类阻燃剂一直受到绿色环保组织的非难,以至在有些国家受到制约,被明令禁止使用。然而美国、日本等先进国家还是允许使用,那么作为发展中国家的中国,卤系阻燃剂的寿命至少还有十年以上。2、聚丙烯(PP)阻燃剂的选择  一般来讲,适用于PP的阻燃剂都可用于PE处理技术中,但由于两者结构上的差异,热稳定性和裂解温度的不同,某些芳香族溴系阻燃剂(如十溴二苯醚)在PE特别是在LDPE上的应用效果会更好一些氯系阻燃剂如氯化石蜡、敌克隆在某些场合中应用效果会更好。比如敌克隆在电缆用PE绝缘层中的应用,使PE有极佳的耐电压性能和阻燃效果。氯系阻燃剂与溴系阻燃剂联用时,会产生某种协效作用,尽管不明显,但比它们单独使用阻燃效果要好。 3、ABS阻燃剂的选择 处理阻燃时一定要考虑冲击强度是否下降、热变形温度、熔流指数和光稳定性有否受到影响。常用的有十溴二苯醚、溴化环氧树脂(EC)、四溴双酚A等。一些新开发的溴化环氧树脂(EC)能保持ABS原有的热稳定性、热老化性、加工性、光稳定性以及阻燃剂本身不渗出等特点。  这里为保证原有的抗冲强度,光泽性以及透明度,可使用胶体五氧化二锑为阻燃协效剂。 有GE公司开发的阻燃硅树脂SFR一100和SFR-1000,能有效地应用于聚烯烃阻燃处理中,当它们与硬脂酸镁、或ATH、或APP以及季戊四醇联用时,不仅能促进炭层的形成以阻止烟的产生和阻挡火焰的蔓延,还能改善聚烯烃表面的光滑性。尤其与硬脂酸镁合用时,可提高阻燃体系的抗冲击强度,所以硅树脂在ABS、HIPS的阻燃处理技术中是一种很好的阻燃剂。4、聚碳酸酯(PC)阻燃剂的选择 PC本身有一定阻燃性能通过UL94V-2级,但要获得V-0级水平则需要作阻燃处理。

   作为PC的添加型阻燃剂有含溴芳基磷酸酯、四溴双酚a、十溴二苯醚、聚二溴苯醚等,其中含br-p阻燃剂会更有效。这里需要指出,由于三氧化二锑是PC的解聚催化剂,因此绝对不能使用三氧化二锑来作为含溴阻燃剂的协效剂。  (2)与阻燃ABS一样,利用含活性官能团的氧化膦单体比如TPO去制备含磷阻燃共聚PC,(3)利用PC本身的特性,制备的PC /PBT,PC /ABS,PC/PET塑料合金的阻燃处理,一般都是利用添加型阻燃剂。PC /PBT-溴代聚苯乙烯(BPS),含溴芳基磷酸酯等。PC /ABS -三苯基磷酸酯(TPP),三甲基磷酸酯(TCP),间苯二酚双磷酸酯(RDP)以及含PBT和PET工程塑料阻燃剂的选择溴芳基磷酸酯等。PC/PET-TPP、RDP等。 5、PBT和PET工程塑料阻燃剂的选择阻燃PBT和PET(线性聚酯)PBT和PET是两种重要的工程塑料,广泛应用于电子、仪表及汽车工业中,它的阻燃制品被使用在阻燃性要求较高的部件中。它们的阻燃处理如下:  

(1)添加溴系阻燃剂  常用的有十溴二苯醚、溴代聚苯乙烯(BPS)、溴化环氧树脂(BER)、双(三溴苯氧基)乙烷等。举例来讲:添加10%-15%的溴素阻燃剂,3%-5%的三氧化二锑可使含30%玻纤的PBT达到UL94V-0级别,氧指数可达27%-29%。使用添加型阻燃剂必须要注意在PBT和PET中的分散性,易渗出性,以及对聚酯的光泽、机械强度的影响。
 
(2)添加含溴磷酸酯  常用的是三(二溴苯基)磷酸酯(TDBPPE),由于同一分子中含有Br、P元素,因此具有卤一磷协同效应。在PBT及PET中阻燃效率甚高。这里要注意的是在阻燃处理中常添;三氧化二锑来协效,如果作氧指数测试,那么极限氧指数会有增加,但在富氧的测试环境中,Sb与P似乎会有一种互相对抗的作用。因此,用UL94垂直燃烧法来评价体系的难燃性能是最合适的。  

(3)阻燃PET用作阻燃纤维和织物。通常有两种方法:其一是用六溴环十二烷对PET织物作阻燃后处理。这种织物可作窗帘、幕布、包墙布等室内装饰用布。由于是后整理方法处理,阻燃剂易渗出,织物手感和阻燃耐久性会逊色一些。其二是用共聚阻燃改性.这些反应型阻燃单体主要是含溴芳香族化合物、含芳基氧化膦化合物、含溴代芳香基氧化膦化合物等。由于是阻燃元素成为齐聚物分子中心的一部分,所以具有阻燃效果长久、手感好、耐光等优点,是当今我国PET阻燃纤维和织物的主要阻燃方法。

(4)磷系阻燃剂磷酸酯阻燃剂,近年来,由于对材料的抑烟、低毒性能要求日益严格,许多传统阻燃剂面临着困境,而无卤含磷阻燃剂则以低烟、低毒的特点给于它们的发展提供了良好的机遇。有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点,符合阻燃剂的发展方向,具有很好的发展前景。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯、有机磷盐,还有磷杂环化合物及聚合物磷(膦)酸酯等,但应用最广的是磷酸酯和膦酸酯,磷系阻燃剂的研究。我公司最新开发研究新型环保无毒磷酸酯阻燃剂:磷酸叔丁基苯二苯酯(BPDP-71B),叔丁基化磷酸三苯酯属于新一代无卤有机磷类阻燃剂,采用了新型的、性能优异的含磷阻燃剂代替了原来的含溴系阻燃剂,具 有优良的热稳定性和抗水解性。它的高热稳定性使其在作为工程塑料阻燃剂的同时,能提高塑料的熔融性能。叔丁基化磷酸三苯酷为液体,在树脂中能使其持久性与水解稳定性更佳,且小易产生表而应力龟裂。其广泛用于阻燃PV(、纤维素类树脂、介成橡胶、酚醛树脂、环氧树脂、聚酉旨纤维等。

    聚合物材料经过百年的发展迅速渗透到现代社会的各个领域,并发挥着越来越重要的作用,但大多数聚合物易燃的特性又成为阻碍其发展的瓶颈。随着人们安全环保意识的增强,开发出阻燃效率高、对人体危害和环境污染小的聚合物阻燃剂成为科研人员不倦的追求。而现代科技手段的快速发展,也为科研人员寻找阻止聚合物材料燃烧的办法、开发出高效环保的阻燃剂提供了有力支持。经过科研人员的不断努力,聚合物阻燃在磷系、氢氧化物、硅系、双羟基氢氧化物阻燃剂以及各种复合阻燃剂等方面都达到了一个新的高度。从阻燃剂发展规律来看,阻燃剂的每次发展都是在老的阻燃体系、阻燃机理的基础上,容入一些新物质、新理念或新技术而取得的。因此,对聚合物阻燃已经取得的成果进行吸收和消化,是新兴阻燃剂的开发和应用的基础。

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