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聚烯烃材料环保型阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-30 11:17:16
国内外开发出很多种包括聚烯烃材料环保型阻燃剂,它们很多也对相应材料有着比较高的阻燃效能,并且聚烯烃材料环保型阻燃剂可以制造出力学性能很好、外观也很好的阻燃材料,不过也许是因为价格和技术等方面的原因,目前在中国的推广并不是很好。

作为性能良好的聚烯烃材料环保型阻燃剂,一般认为:

有着较高的阻燃效率,可以轻松的使得所阻燃的材料达到应有的阻燃等级;

对材料的物理性能影响较小,使用后制造的阻燃材料物理性能不应该发生太大改变;

与材料的相容性好,能够在所阻燃的材料中均匀分散,并有着较好的亲和力;

加工工艺可行,应用传统的工艺可以使用;

可以承受的价格,有较高的性价比,制的得阻燃材料成本可以被市场所接受;

环保,无毒性,无有害物质释放;

无机阻燃剂产品比较成熟,比如:三氧化二锑,氢氧化镁等,价格有些也相对低廉,像氢氧化镁、氢氧化铝等不但价格低廉而且阻燃材料燃烧不产生很多烟雾,释放物主要为水和二氧化碳等不会对环境造成很大伤害的物质,所以属于绿色环保型产品,不过,这类阻燃剂致命缺点是阻燃效能低下,需要很高的添加量才可以使得材料阻燃,而且无机阻燃剂有有机物热塑性树脂的相容性很差,在树脂中不容易分散,即使分散,亲和力也不好,所以制造的材料往往具有让人难以接受的力学性能,或是大大的降低了材料的抗冲击性能,或是材料的柔韧性丧失,种种原因导致了其应用的局限性,因此往往被对材料力学性能要求不高的场合所采用。



磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)生产工艺

三氯氧磷直接法(热法)和三氯化磷间接法(冷法)。

(1)热法  将苯酚溶解在吡啶和无水苯溶剂中,在不超过10℃以下,缓缓加入三氯氧磷,然后在回流湿度下反应3-4h,冷却至室温后,反应物经水洗回收吡啶,用于燥硫酸钠脱水,过滤除硫酸钠,常压下蒸馏回收苯;减压蒸馏收集243-245℃/1.47KPa的馏分,经冷却、结晶、粉碎即得成品。

 ( 2 )冷法  将苯酚溶解在吡啶和无水苯溶剂中,然后于40℃下滴加三氯化磷生成,继续在70℃下通入氯气生成二氯代磷酸三苯酸,再于80℃下进行水解生成磷酸三苯酯。水解物经水洗、碱中和、浓缩后进行减压蒸馏得成品。精制方法:常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等杂质。用乙醇或乙醇与溶剂汽油的混合液进行重结晶精制。

磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)主要用途:用作硝化纤维、醋酸纤维膜的阻燃性增塑剂、聚氯乙烯的增塑剂、粘胶纤维中的樟脑不燃性代用品。



当然,无机阻燃剂中像三氧化二锑、硼酸锌等也常常被作为阻燃材料应用,但是他们的阻燃功效主要体现在协助其它卤系等阻燃剂的阻燃,自身阻燃功效很低,或者几乎没有。

氢氧化铝即三水合氧化铝(ATH),其用量占阻燃剂使用总量的4o%以上。ATH本身具有阻燃、消烟、填充三种功能,因其不挥发,无毒,又可与多种物质产生协同阻燃作用,被誉为无公害无机阻燃剂。但ATH有添加量大的缺点,通常需要加入5O%以上才能最示很好的阻燃效果。为克服这一缺点,可采用改进造粒技术,向超细化方向发展,使粒度分布变窄;改进包覆技术,以改善其在聚合物中的分散性;用大分子键合方式处理等方法进行。

有机磷阻燃剂DMMP为无色透明液体。相对密度(25℃)1.160±0.005,粘度(25℃)1.75mPa?S,凝固点<-50℃,沸点l80℃,闪点(开口)≥90℃,酸值≤1.0mgKOH/g,磷含量25%,水分≤0.05%,分解温度>180℃。能与水和多种有机溶剂混溶。低毒。用作添加型阻燃剂,适用于不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、聚氨酯等。

由于聚磷酸铵(简称APP)符合当今阻燃剂无卤环保化的发展趋势,现已成为国内外阻燃剂开发的一个热点领域。

在APP五种不同的结晶形式(Ⅰ—Ⅴ型)中,高聚合度的结晶II型聚磷酸铵的研究最为人所重视。其聚合度、分解温度显著提高,并且热稳定性好、水溶性低,是一种环保型高效无机阻燃剂,可替代含卤阻燃剂,广泛应用于聚酯、聚烯烃塑料、橡胶、高档膨胀型防火涂料等领域。国外的结晶II型APP已商业化,并已在聚酯、聚烯烃、聚氨酯等领域进行阻燃应用研究。而该产品的研制在中国还处于起步阶段,目前,国内做得比较好的是浙江省化工研究院,其产品的制备方法和检测方法已申请国家发明专利。

低水合硼酸锌具有耐高温、阻燃、灭菌、防锈、抑烟等多功能作用,无毒,价廉。其基本原料硼矿在我国资源丰富,储量有40000kt多(以B2O3计)。近来西藏发现了千万吨级的硼镁矿,品位高达30%,镁含量大于15%。我国塑料年产量在8000kt以上,需阻燃剂150kt/a以上,而目前国内产量不足万吨。因此应大力开发该产品的生产应用,以满足国内外市场的需要。


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