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聚氯乙烯(PVC)材料阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-29 10:54:52
随着聚氯乙烯(PVC)材料阻燃剂的发展和应用领域的拓展,具有特色的新型阻燃剂和阻燃技术的研究正日益引起重视。

聚氯乙烯(PVC)材料阻燃剂研究的两大课题是:(1)具有多重阻燃效用的低毒、少烟的新型阻燃剂(包括阻燃共聚单体)的设计与合成应用研究;(2)采用辐射交联、等离子体改性接枝等技术进行聚氯乙烯材料阻燃改性研究。

从产业应用考虑,共混添加和共聚嵌进阻燃成分仍然是聚氯乙烯(PVC)材料阻燃剂的主导方向。卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一,在上世纪70年代至80年代中期,经历了一个快速发展的黄金时代。

然而,近年来卤系阻燃剂在应用过程中引起普遍关注,一是多溴二苯醚本身及以其阻燃的高聚物的裂解和燃烧产物的毒性;另一个是研制氧化锑的代用品。迄今为止,含卤阻燃高聚物材料,如聚氯乙烯(PVC)、氯丁橡胶(CR)和由含卤有机阻燃剂阻燃的高聚物材料,正被广泛地使用。固然上述含卤阻燃材料显示了优越的阻燃性,但它们在燃烧时产生较多的烟雾和有毒的、腐蚀性的气体(卤化氢)。这种气体是火灾中最危险的因素,由于它们的扩散速度远大于火焰的扩散速度,在火灾中妨碍了人们的撤离和扑灭工作,使生命财产遭到严重损失。从这里我们不丢脸出含卤阻燃剂对社会环境以及我们生活的危害性,因此,必须重视无卤阻燃剂的研究开发工作。

无卤、含磷阻燃剂的应用可追溯到19世纪初。自50年代以来,高分子材料的广泛应用使有机磷阻燃剂得到很大发展。70年代初,有机磷阻燃剂在美国阻燃剂市场上占到总销量的一半以上,主要用于PVC树脂的阻燃增塑。随着聚氨酯、聚烯烃以及各种工程塑料阻燃要求的提出,有机磷阻燃剂新品种的研究也日趋活跃,其发展的趋势是进步热稳定性和阻燃效率,出现了一系列性能良好的无卤有机磷阻燃剂。

80年代初,早期用于涂料等阻燃的膨胀阻燃体系被引进到高分子材料的阻燃,这一时期,意大利的GCamino教授进行了一系列的开创性工作,并建立和完善了以磷、氮为主体的膨胀型阻燃体系和阻燃机理学说。自80年代以来,环状和笼状磷酸酯及其衍生物的研究引起了广泛留意。




磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)

中文名称:磷酸三(2-氯乙基)酯,三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)

英文名称:Tris(2-chloroethyl) phosphate

中文别名:三氯乙基磷酸酯阻燃增塑剂;;磷酸三(β-氯乙酯);2-氯乙基磷酸双(2-氯乙基)酯;三(β-氯乙基)磷酸酯;磷酸三(2-氯乙基)酯;TCEP;磷酸三氯乙酯

CAS RN:115-96-8

EINECS号:204-118-5

分 子 式:C6H12Cl3O4P

分 子 量:285.4898

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%.



从而,人们熟悉到揭示阻燃剂对高分子材料的阻燃机理是阻燃科学的一项重要内容,以磷酸酯为酸源、季戊四醇等为碳源、三聚氰胺等为气源的膨胀阻燃体系的阻燃机理有了一定的共叫,但由于不同阻燃体系在高分子材料中的热氧化化学反应不一样,因此新的阻燃体系的阻燃机理还有待进一步的研究。

无机阻燃剂诸如Al(OH)3、Mg(OH)2、硼酸锌及无机磷化合物等,很多无机阻燃剂是填料型的,它们在树脂中的添加量大,因而对加工工艺及最后产品的性能有较严重的影响。90年代,改进无机阻燃剂性能的努力集中于下述4个方面:(1)粒径超微细化和粒度分布公道化;(2)表面处理;(3)少尘或无尘化;(4)微胶囊化。

Al(OH)3、Mg(OH)2阻燃剂的阻燃机理Al(OH)3阻燃剂简称ATH,其用量占无机阻燃剂的80%以上,它具有阻燃、消烟、填充三个功能,不挥发、无毒、腐蚀小、价格低,被誉为无公害阻燃剂。Mg(OH)2阻燃剂也具有以上的特点,且Mg(OH)2比Al(OH)3软,在混炼、成型加工中对设备磨损较少,Mg(OH)2的热分解温度较高,在混炼和成型加工温度下,不致产生热分解而影响产品质量。

Al(OH)3、Mg(OH)2阻燃机理被以为是以下几种机理协同作用的结果。Al(OH)3、Mg(OH)2作为填充剂,使可燃性高聚物的浓度下降;在300℃以上脱水吸热,抑制高聚物的温度升高;Al(OH)3、Mg(OH)2脱水放出的水汽稀释可燃性气体和氧气的浓度,可阻止燃烧;Al(OH)3、Mg(OH)2脱水后在可燃物表面天生金属氧化物保护层,起隔离作用,阻止其继续燃烧。


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