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聚氯乙烯(PVC)塑料无卤阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-12-5 10:47:37
随着塑料科技的进步,作为材料其各项性能均得到极大的提高,塑料在航空航天、交通、建筑、电子电器及国际互联网硬件等领域的应用越来越多。但大多数塑料材料具有容易着火燃烧的问题。

为了解决塑料在应用过程中易燃的缺点,塑料的阻燃技术受到各国的重视,在聚氯乙烯(塑料中添加聚氯乙烯(PVC)塑料无卤阻燃剂实现材料的阻燃是较为方便的方法,塑料材料的防火安全标准越来越严格,所以近些年来全球聚氯乙烯(PVC)塑料无卤阻燃剂的用量及销售市场一直呈增长的趋势。

含卤阻燃剂由于其阻燃效果好、阻燃效率高及价格便宜等优点,使之在塑料中得到广泛的应用。但是,含卤阻燃剂的加入使塑料材料不仅会对环境造成负面影响,而且在燃烧过程中会产生大量有毒、有腐蚀性气体和烟雾,火灾过程中容易导致人员窒息死亡,导致火灾的危害程度增加。而无卤阻燃剂具有环保、安全、抑烟、无毒和价廉等优点,因此,聚氯乙烯(PVC)塑料无卤阻燃剂的研究开发已经成为目前塑料阻燃剂研究的热点。

聚氯乙烯(PVC)塑料无卤阻燃剂的类型:无卤阻燃剂的研究仍在进行之中,随着研究的进展,无卤阻燃剂的类型肯定还会增加。目前聚氯乙烯(PVC)塑料无卤阻燃剂的类型主要有:无机阻燃剂、无卤膨胀型阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机硅系阻燃剂、氮系阻燃剂等五种类型。

无机阻燃剂具有稳定性好,低毒或无毒,贮存过程中不挥发、不易从塑料中析出,原料来源丰富,价格低廉等优点, 兼具阻燃、填充双重功能;并对环境友好,是很有前途的阻燃剂。无机阻燃剂主要包括Sb2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2、无机磷系等。

三氧化二锑(Sb2O3)它是无机阻燃剂中使用最为广泛的品种。由于它单独使用时效果不佳,常与有机卤化物并用,起到协同作用,称为协效剂。它具有优良的阻燃效果,可广泛用于PVC和聚烯烃类及聚酯类等塑料中。但它对鼻、眼、咽喉具有刺激作用,吸入体内会刺激呼吸器官,与皮肤接触可以引起皮炎,使用时应注意防护。



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。



氢氧化铝Al(OH)3习惯上称为水合氧化铝。为白色细微结晶粉末,含结晶水34.4%,200℃以上脱水,可大量吸收热量。另外,氢氧化铝加入到塑料中,在燃烧时放出的水蒸气白烟将聚合物燃烧产生的黑烟稀释,起掩蔽作用,因此又具有减少烟雾和有毒气体的作用。

氢氧化镁Mg(OH)2比氢氧化铝阻燃性能稍差,在塑料中添加量大,会影响到力学强度。经偶联剂表面处理后,可改善其与树脂的结合力,使之兼具阻燃和填充双重功能。常用于EP、PF、UP、ABS、PVC、PE等。

无机磷系阻燃剂主要指红磷。它是一种性能优良的阻燃剂,具有高效、抑烟、低毒等阻燃效果,作为阻燃剂使用已有20余年,是一种受到高度重视的阻燃剂,可在多种塑料中使用,但一般需与其它助剂配合,才能发挥其阻燃作用。红磷阻燃剂也有不足,主要有:红磷在使用时稳定性差、易燃易爆炸、易氧化成酸;与空气长期接触会放出剧毒的磷化氢;红磷本身为红色,易使制品着色;红磷也容易吸潮,与聚合物兼容性较差,从而限制了其作为阻燃剂的广泛应用。

其它无机阻燃剂包括阻燃增效剂、阻燃抑烟剂以及一些用量较少的阻燃剂等,主要有:钼系化合物、硼酸盐、层状硅酸盐、锡系化合物(锡酸锌和羟基锡酸锌)等。钼系化合物是迄今为止人们发现的最好抑烟剂。通常使用三氧化钼和钼酸铵。美国开发出不含铵的系列钼酸盐抑烟剂,能耐200℃以上的加工温度。

无卤膨胀型阻燃剂(IFR)是以磷、氮为主要成分的无卤阻燃剂。它具有高阻燃性、无熔融滴落、对长时间或重复暴露在火焰中有极好的抵抗性,无卤、无氧化锑, 低烟、无毒、无腐蚀性气体产生等优点。

IFR主要由三部分组成:第一部分是酸源又称脱水剂或炭化促进剂。通常为无机酸或无机酸化合物,如磷酸、硫酸、硼酸、磷酸铵盐、磷酸酯及聚磷酸铵(APP)等,可与树脂作用,促进炭化物的生成;第二部分是炭源又称成炭剂,主要为一些含碳量较高的多羟基化合物或碳水化合物,如淀粉、季戊四醇(PER)及其二聚体和三聚体等;第三部分是气源又称发泡源,可释放出惰性气体,为含氮类化合物,如尿素、三聚氰胺(MEL)、双氰胺、APP等。


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